- 最简单的有机化合物——甲烷
- 共9549题
将甲烷和氯气的混合气体放置于一干燥的容器中，在光照的条件下，混合气体的颜色______，同时在容器的上方会出现油状物，生成物的组成为______，其中分子结构为正四面体的是______．
正确答案
逐渐变浅
二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳（四氯甲烷）
四氯化碳（四氯甲烷）
解析
解：甲烷与氯气在光照条件下能够发生取代反应，第一步反应为甲烷中1个H被氯原子取代生成一氯甲烷和氯化氢CH4+Cl2
反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳（四氯甲烷）为不属于水的液体，所以试管内壁上有油状物生成；
一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷分子结构为四面体形非对称结构，四氯化碳（四氯甲烷）分子结构为正四面体形对称结构；
故答案为：逐渐变浅；二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳（四氯甲烷）；四氯化碳（四氯甲烷）．
将漫射日光照射到装有氯气和甲烷混合气体（体积比为4：1）的装置上．现列出如下现象，其中正确的是（ ）
①试管内气体颜色逐渐变浅
②试管内黄绿色加深
③无任何现象
④试管内液面上升
⑤试管内壁上有油状物生成．
正确答案
解析
解：①，由于反应物和生成物中只有氯气为有色物质，在光照条件下氯气与甲烷发生了反应，所以试管内气体颜色逐渐变浅，故①正确；
②由于氯气与甲烷发生反应，所以试管中气体颜色变浅，故②错误；
③根据①分析可知，试管中气体的颜色会逐渐变浅，故③错误；
④氯气与甲烷反应生成各种氯代产物和氯化氢，氯化氢极易溶于水，试管中气体体积减小，所以试管内液面上升，故④正确；
⑤反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳为不属于水的液体，所以试管内壁上有油状物生成，故⑤正确；
故选B．
①本实验为对比实验，目的是______．
②A装置中可能的现象是______
A、气体颜色变浅
B、试管内壁出现油状液体
C、试管内形成一段水柱
D、试管内液体变红（事先滴有石蕊）
而B装置没有明显的变化，说明______．
③采用饱和食盐水的原因______．
正确答案
解：①本实验为对比实验，目的是探究光照对反应的影响，故答案为：探究光照对反应的影响；
②甲烷与氯气在光照条件下能够发生取代反应，气体颜色变浅，三氯甲烷、四氯甲烷为液体，试管内壁出现油状液体；氯化氢易溶于水，试管内形成一段水柱，生成盐酸，试管内液体变红；而B装置没有明显的变化，说明甲烷与氯气在光照条件下才能够发生取代反应，
故答案为：ABCD；甲烷与氯气在光照条件下才能够发生取代反应；
③氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，所以防止氯气和水反应，故答案为：降低氯气的溶解度．
解析
解：①本实验为对比实验，目的是探究光照对反应的影响，故答案为：探究光照对反应的影响；
②甲烷与氯气在光照条件下能够发生取代反应，气体颜色变浅，三氯甲烷、四氯甲烷为液体，试管内壁出现油状液体；氯化氢易溶于水，试管内形成一段水柱，生成盐酸，试管内液体变红；而B装置没有明显的变化，说明甲烷与氯气在光照条件下才能够发生取代反应，
故答案为：ABCD；甲烷与氯气在光照条件下才能够发生取代反应；
③氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，所以防止氯气和水反应，故答案为：降低氯气的溶解度．
（1）假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：______．
（2）若题目中甲烷与氯气的体积比为1：1，则得到的产物为______．
A．CH3Cl HCl
B．CCl4 HCl
C．CH3Cl CH2Cl2
D．CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
（3）经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是______．
A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定
（4）右端玻璃管的作用是______．
正确答案
CH4+4Cl2
D
B
平衡气压
解析
解：（1）甲烷中的氢原子可以被氯原子取代，甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物即四氯化碳的化学方程式为：CH4+4Cl2
故答案为：CH4+4Cl2
（2）甲烷和氯气在光照条件下发生逐步取代反应，但是多步取代反应是同时进行飞，所有得到的产物与甲烷和氯气的物质的量之比无关，故得到的产物为：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，则D正确，
故答案为：D；
（3）经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，所以压强减小，且生成的HCl能够溶解于水，U型管右端的玻璃管中水柱降低；
故答案为：B；
（4）右端玻璃管和大气相通，可平衡气压，
故答案为：平衡气压．
正确答案
解析
解：A．氯气是黄绿色气体，光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化物，所以气体颜色变浅，氯化氢溶于水后导致试管内液面上升，故A正确；
B．甲烷和氯气反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，标况下三氯甲烷为液态，故B错误；
C．二氯甲烷、三氯甲烷和三氯甲烷都是液态有机物，所以瓶内壁有油状液滴生成，故C正确；
D．该反应中有氯化氢生成，氯化氢与空气中的水蒸气形成白雾，故D正确；
故选B．
（1）假设甲烷与氯气充分反应，且只产生一种有机物，请写出化学方程式．
（2）经过几个小时的反应后，U型管左端产生的现象是：______、______、______右端的玻璃管中水柱变化是．
（3）试解释U型管右端的玻璃管中水柱变化的原因．
（4）在反应生成物中：常用作有机溶剂的是______、，常用作灭火剂的是；______分子只有一种结构的事实能有效证明CH4是 结构而非平面正方形结构．
（5）写出符合下列条件的甲烷的一种同系物的结构简式
A．氢原子数为十二 B．一氯取代物只有一种结构．
正确答案
解：（1）甲烷中的氢原子可以被氯原子取代，甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物即四氯化碳的化学方程式为：CH4+4Cl2
答：甲烷与氯气充分反应，且只产生一种有机物的化学方程式为CH4+4Cl2
（2）经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，气体颜色变浅，生成油状液体，所以压强减小，且生成的HCl能够溶解于水，U型管左端液面上升，U型管右端的玻璃管中水柱降低；
故答案为：气体颜色变浅；生成油状液体；液面上升；玻璃管中水柱降低；
（3）反应后，反应中气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低；
故答案为：反应后气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低；
（4）在反应生成物中有四种有机物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，常用作有机溶剂的是三氯甲烷、四氯甲烷，常用作灭火剂的是四氯甲烷；CH2Cl2只代表一种物质，可以判断甲烷分子是空间正四面体结构，而不是平面正方形结构；
故答案为：三氯甲烷；四氯甲烷；四氯甲烷；正四面体；
（5）A、根据烷烃的通式可知，2n+2=12，n=5，则烷烃为戊烷，有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种同分异构体；
B、一氯取代物只有一种结构，说明戊烷只有一种氢原子，该戊烷为新戊烷，结构简式为
答：符合下列条件的甲烷的一种同系物的结构简式
解析
解：（1）甲烷中的氢原子可以被氯原子取代，甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物即四氯化碳的化学方程式为：CH4+4Cl2
答：甲烷与氯气充分反应，且只产生一种有机物的化学方程式为CH4+4Cl2
（2）经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，气体颜色变浅，生成油状液体，所以压强减小，且生成的HCl能够溶解于水，U型管左端液面上升，U型管右端的玻璃管中水柱降低；
故答案为：气体颜色变浅；生成油状液体；液面上升；玻璃管中水柱降低；
（3）反应后，反应中气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低；
故答案为：反应后气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低；
（4）在反应生成物中有四种有机物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，常用作有机溶剂的是三氯甲烷、四氯甲烷，常用作灭火剂的是四氯甲烷；CH2Cl2只代表一种物质，可以判断甲烷分子是空间正四面体结构，而不是平面正方形结构；
故答案为：三氯甲烷；四氯甲烷；四氯甲烷；正四面体；
（5）A、根据烷烃的通式可知，2n+2=12，n=5，则烷烃为戊烷，有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种同分异构体；
B、一氯取代物只有一种结构，说明戊烷只有一种氢原子，该戊烷为新戊烷，结构简式为
答：符合下列条件的甲烷的一种同系物的结构简式
量筒中______；
水槽中______；
饱和食盐水的pH______（填变大、变小或不变），得到的气态产物有______、______，油状液滴的成分可能是（写分子式）______．
正确答案
解：甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、氯化氢5种物质，随着氯气浓度的变小气体颜色变浅，反应生成的氯化氢极易溶于水，液面上升，反应后有油状液滴（二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷）出现；氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大，导致氯化钠固体析出，溶液的pH变小；
故答案为：气体颜色变浅，液面上升，有油状液滴出现；有白色晶体析出；变小；CH3Cl、HCl；CH2Cl2、CHCl3、CCl4；
解析
解：甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、氯化氢5种物质，随着氯气浓度的变小气体颜色变浅，反应生成的氯化氢极易溶于水，液面上升，反应后有油状液滴（二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷）出现；氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大，导致氯化钠固体析出，溶液的pH变小；
故答案为：气体颜色变浅，液面上升，有油状液滴出现；有白色晶体析出；变小；CH3Cl、HCl；CH2Cl2、CHCl3、CCl4；
以下说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、甲烷的取代反应的条件是在光照、卤素气态单质，故A正确．
B、乙烯与卤素单质的水溶液发生加成反应，故B正确．
C、乙烯与酸性高锰酸钾的反应是氧化反应，故C错误．
D、苯的取代反应条件是液溴、铁作催化剂，故D正确．
故选C．
请填写下列空白：
【实验一】用如图所示装置，收集一试管甲烷和氯气的混合气体，照后观察到量筒内形成一段水柱，认为有氯化氢生成．
（1）该反应的反应类型为______；
（2）该反应的化学方程式为______；（只写第一步）
（3）水槽中盛放的液体应为______；（填标号）
A．水 B．饱和石灰水 C．饱和食盐水 D．饱和NaHCO3溶液
【实验二】收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照反应后，滴加AgNO3溶液，看到有白色沉淀生成，认为有氯化氢生成．
（4）该实验设计的错误之处______；
（5）写出碳原子数为9的甲烷的一种同系物的名称，已知它的一氯代物有两种：______．
正确答案
取代反应
CH4+Cl2
C
氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀
3，3-二乙基戊烷
解析
解：（1）甲烷与氯气的反应属于取代反应，
故答案为：取代反应；
（2）甲烷中一个氢原子被氯气取代的反应方程式为：CH4+Cl2
故答案为：CH4+Cl2
（3）Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO，氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，所以防止氯气和水反应，水槽中盛放的液体最好为饱和食盐水；由于氯气在水中溶解度较大、氯水能够与饱和石灰水、饱和碳酸氢钠溶液反应，干扰的实验结果，而不能使用水，更不能使用饱和石灰水、饱和碳酸氢钠溶液，
故答案为：C；
（4）氯水中存在化学平衡：Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO；次氯酸是弱电解质，溶液中存在三种分子：Cl2、HClO、H2O；四种离子：H+、Cl-、ClO-、OH-（少量），所以当氯水中加入AgNO3溶液时会发生反应：Ag++Cl-=AgCl↓，同样会产生白色沉淀，干扰了氯离子的检验，
故答案为：氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀；
（5）碳原子数为9的烷烃为壬烷，庚烷中一氯代物有两种，说明该壬的同分异构体中，含有的氢原子种类只有两种，联系乙基的一氯代物只有一种，用四个乙基将甲烷中四个氢原子取代就可以得到壬烷，且其一氯代物只有两种，该壬烷的结构简式为：CH3CH2C（CH2CH3）2CH2CH3，该有机物的名称为：3，3-二甲基戊烷，
故答案为：3，3-二乙基戊烷．
图2是研究甲烷取代反应实验装置图，具体的实验方法是：取一个100mL的大量筒，先后收集20mL CH4和80mL Cl2，进行实验．
（1）实验室制取氯气的装置如图1所示，请写出烧瓶中的反应方程式为：______浓盐酸在反应中体现了______性和______性．
（2）下列常用的干燥剂中，不能干燥氯气的是______
A、浓硫酸 B、P2O5 C、无水氯化钙 D、碱石灰
（3）氯气是______色的有毒气体，实验中剩余的氯气可用NaOH溶液吸收，请写出发生的离子方程式：______．
（4）若研究甲烷与氯气的取代反应，还需要的条件是______．若将如图2所示装置放在强光下照射会有______（填可能发生的不良后果）．
（5）若量筒中的甲烷和氯气的量比较大，放在光亮的地方足够长的时间，下方水槽中的现象是______，产生此现象的原因______（用文字和方程式说明）
正确答案
解：（1）实验室制取氯气用二氧化锰氧化浓盐酸，反应的化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）
故答案为：MnO2+4HCl（浓）
（2）氯气是一种酸性气体，不能用碱性干燥剂进行干燥，因此不能选用D．碱石灰干燥，
故答案为：D；
（3）氯气是一种黄绿色有毒的气体，尾气处理时需要用氢氧化钠溶液吸收，反应的方程式为：Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O，
故答案为：黄绿；Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O；
（4）甲烷和氯气发生取代反应，还需要光照，但如果在强光下直接照射，则容易发生爆炸现象，
故答案为：光照；爆炸；
（5）甲烷和氯气发生取代反应，在生成卤代烃的同时，生成物中有氯化氢，氯化氢极易溶于水，和硝酸银反应生成氯化银，因此在水槽中会出现白色沉淀，
故答案为：出现白色沉淀；甲烷和氯气取代反应HCl溶于水，与硝酸银溶液作用产生难溶氯化银，Cl-+Ag+=AgCl↓．
解析
解：（1）实验室制取氯气用二氧化锰氧化浓盐酸，反应的化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）
故答案为：MnO2+4HCl（浓）
（2）氯气是一种酸性气体，不能用碱性干燥剂进行干燥，因此不能选用D．碱石灰干燥，
故答案为：D；
（3）氯气是一种黄绿色有毒的气体，尾气处理时需要用氢氧化钠溶液吸收，反应的方程式为：Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O，
故答案为：黄绿；Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O；
（4）甲烷和氯气发生取代反应，还需要光照，但如果在强光下直接照射，则容易发生爆炸现象，
故答案为：光照；爆炸；
（5）甲烷和氯气发生取代反应，在生成卤代烃的同时，生成物中有氯化氢，氯化氢极易溶于水，和硝酸银反应生成氯化银，因此在水槽中会出现白色沉淀，
故答案为：出现白色沉淀；甲烷和氯气取代反应HCl溶于水，与硝酸银溶液作用产生难溶氯化银，Cl-+Ag+=AgCl↓．
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