- 甲烷的结构与性质
- 共502题
女，36岁。慢性肾衰竭4年。1周前水肿加重伴恶心、呕吐、胸痛、呼吸困难。查体：T 38.1℃，BP 180/100mmHg，心前区可闻及心包摩擦音。血红蛋白63g/L，血尿素氮28.6mmol/L，肌酐870.9umol/L。目前治疗错误的是
正确答案
解析
尿毒症患者补充血容量时，不宜过快，以免心脏负荷过重，其余选项均正确。
（1）假设甲烷与氯反应充分，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型管右端的玻璃管中水柱变化是______．
A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定
（3）甲烷通常用来作燃料，其燃烧反应的化学方程式是______．
（4）若用甲烷-氧气构成燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，试写出该电池的正极的电极反应式______；负极的电极反应式______．
正确答案
CH4+4Cl2
B
CH4+2O2
2O2+4H2O+8e-═8OH-
CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O
解析
解：（1）甲烷与氯气反应充分，只产生四氯化碳，为取代反应，反应的化学方程式为CH4+4Cl2
（2）甲烷和氯气反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，只有一氯甲烷和氯化氢是气体，氯化氢极易溶于水，使容器内压强变小，右端的玻璃管中水柱降低，
故答案为：B；
（3）甲烷燃烧后产物是二氧化碳和水，反应的方程式为CH4+2O2
故答案为：CH4+2O2
（4）在碱性溶液中，负极上投放燃料甲烷，发生失电子发生氧化反应：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，正极上投放氧气，发生得电子的还原反应：2O2+4H2O+8e-═8OH-，
故答案为：2O2+4H2O+8e-═8OH-；CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O．
（1）通入高锰酸钾酸性溶液，现象是______．
（2）在无色玻璃集气瓶中与Cl2混合后光照，现象是______．
（3）为了验证CH4是否具有还原性，某小组设计了如下实验：
实验过程中还观察到无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为______．
（4）研究小组将CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是______．请设计一个实验方案证明你的结论（用文字表示，不必画实验装置图）______．
正确答案
解：（1）甲烷性质较为稳定，与酸性高锰酸钾溶液不反应，甲烷通入高锰酸钾酸性溶液，现象是高锰酸钾酸性溶液不褪色，
故答案为：高锰酸钾酸性溶液不褪色；
（2）氯气为黄绿色气体，甲烷可以和氯气放生取代反应；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷为气体，其余为液体，现象为集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成，
故答案为：集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成；
（3）五水合硫酸铜为蓝色，无水CuSO4逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水出现浑浊，说明有二氧化碳生成，根据原子守恒，CH4与CuO反应的化学方程式为：CH4+4CuO
故答案为：CH4+4CuO
（4）CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，说明溴参加了反应或溴被带走，因甲烷为饱和烃，所以溴单质可能与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走，假如发生取代反应，必有溴化氢产物，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应，若溴单质被甲烷气体带走，溴单质溶于水显酸性，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走，
故答案为：溴单质与甲烷发生了取代反应；用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应（或溴单质被甲烷气体带走，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走）．
解析
解：（1）甲烷性质较为稳定，与酸性高锰酸钾溶液不反应，甲烷通入高锰酸钾酸性溶液，现象是高锰酸钾酸性溶液不褪色，
故答案为：高锰酸钾酸性溶液不褪色；
（2）氯气为黄绿色气体，甲烷可以和氯气放生取代反应；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷为气体，其余为液体，现象为集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成，
故答案为：集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成；
（3）五水合硫酸铜为蓝色，无水CuSO4逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水出现浑浊，说明有二氧化碳生成，根据原子守恒，CH4与CuO反应的化学方程式为：CH4+4CuO
故答案为：CH4+4CuO
（4）CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，说明溴参加了反应或溴被带走，因甲烷为饱和烃，所以溴单质可能与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走，假如发生取代反应，必有溴化氢产物，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应，若溴单质被甲烷气体带走，溴单质溶于水显酸性，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走，
故答案为：溴单质与甲烷发生了取代反应；用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应（或溴单质被甲烷气体带走，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走）．
已知碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷．为了探究甲烷性质，某同学设计如下两组实验方案；甲方案探究甲烷与氧化剂反应（如图1所示）；乙方案探究甲烷与氯气反应的条件（如图2所示）
甲实验现象：溴水无颜色变化，澄清石灰水变浑浊，无水硫酸铜变蓝色．乙实验操作过程：通过排饱和食盐水的方法收集两瓶甲烷与氯气（体积比为1：4）混合气体（Ⅰ、Ⅱ），Ⅱ瓶用预先准备好的黑色纸套套上，I瓶放在光亮处（不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸）．按图2安装好装置，并加紧弹簧夹a和b．
（1）写出碳化铝与硫酸反应的化学方程式______．
（2）实验甲中浓硫酸的作用是______，集气瓶中收集到的气体能否直接排入空气中？______（填“能”或“否”）．
（3）下列对实验甲有关现象与结论的叙述都正确的是______
A．酸性高锰酸钾溶液不褪色，结论是通常条件下，甲烷不能与强氧化剂反应
B．硬质试管里黑色粉末无颜色变化，结论是甲烷不与氧化铜反应
C．硬质试管里黑色粉末变红色，推断氧化铜与甲烷反应只生成水和二氧化碳
D．甲烷不能与溴水反应，推知甲烷不能与卤素单质反应
（4）写出硬质试管里可能发生的化学方程式______，（按甲烷与氧化铜物质的量之比2：7）
（5）过一段时间，打开图2的a、b弹簧夹，Ⅰ、Ⅱ中观察到现象是______．
正确答案
解：（1）碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷，碳化铝与硫酸反应可理解为碳化铝（Al4C3）与水反应，产物再和硫酸反应，所以产物为硫酸铝和甲烷，反应方程式为：Al4C3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+3CH4↑，
故答案为：Al4C3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+3CH4↑；
（2）碳化铝与硫酸反应生成硫酸铝和甲烷，甲方案探究甲烷与氧化剂反应，盛放浓硫酸的装置放置在氧化剂氧化铜之前，所以实验甲中浓硫酸的作用是干燥CH4，甲烷和氧化铜反应，碳元素化合价升高，生成碳的氧化物，产物中可能有一氧化碳生成，所以集气瓶中收集到的气体不能直接排放到空气中，
故答案为：干燥CH4；否；
（3）A．甲烷不能与强氧化剂反应，若能反应，则酸性高锰酸钾溶液在甲烷的作用下会褪色，现不褪色，结论是通常条件下，甲烷不能与强氧化剂反应，故A正确；
B．甲烷能与氧化铜反应，当少量甲烷参加反应，硬质试管里为大量黑色粉末氧化铜和少量铜的混合物，业可能为氧化亚铜，现象无颜色变化，结论是甲烷不与氧化铜反应时错误的，故B错误；
C．氧化铜与甲烷反应生成水和二氧化碳、一氧化碳，硬质试管里黑色粉末也能变红色，故C错误；
D．甲烷不能与溴水反应，但甲烷能与卤素单质发生取代反应，故D错误；
故选A；
（4）甲烷中碳元素化合价为-4价，甲烷与氧化铜反应，碳元素化合价升高，甲烷与氧化铜物质的量之比2：7，先根据氢守恒确定水前系数，再根据碳、氧守恒得硬质试管里可能发生的化学方程式为：2CH4+7CuO
故答案为：2CH4+7CuO
（5）由于甲烷和氯气在光照条件下发生反应，生成物有CH3Cl（气体）、CH2Cl2（油状液体）、CHCl3（油状液体）、CCl4（油状液体）、HCl（极易溶于水），所以在I瓶中：颜色逐渐变浅，且有油状液体产生，出现白雾，且可以看见水倒吸入I瓶中，
故答案为：在I瓶中：颜色逐渐变浅，且有油状液体产生，出现白雾，且可以看见水倒吸入I瓶中．
解析
解：（1）碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷，碳化铝与硫酸反应可理解为碳化铝（Al4C3）与水反应，产物再和硫酸反应，所以产物为硫酸铝和甲烷，反应方程式为：Al4C3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+3CH4↑，
故答案为：Al4C3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+3CH4↑；
（2）碳化铝与硫酸反应生成硫酸铝和甲烷，甲方案探究甲烷与氧化剂反应，盛放浓硫酸的装置放置在氧化剂氧化铜之前，所以实验甲中浓硫酸的作用是干燥CH4，甲烷和氧化铜反应，碳元素化合价升高，生成碳的氧化物，产物中可能有一氧化碳生成，所以集气瓶中收集到的气体不能直接排放到空气中，
故答案为：干燥CH4；否；
（3）A．甲烷不能与强氧化剂反应，若能反应，则酸性高锰酸钾溶液在甲烷的作用下会褪色，现不褪色，结论是通常条件下，甲烷不能与强氧化剂反应，故A正确；
B．甲烷能与氧化铜反应，当少量甲烷参加反应，硬质试管里为大量黑色粉末氧化铜和少量铜的混合物，业可能为氧化亚铜，现象无颜色变化，结论是甲烷不与氧化铜反应时错误的，故B错误；
C．氧化铜与甲烷反应生成水和二氧化碳、一氧化碳，硬质试管里黑色粉末也能变红色，故C错误；
D．甲烷不能与溴水反应，但甲烷能与卤素单质发生取代反应，故D错误；
故选A；
（4）甲烷中碳元素化合价为-4价，甲烷与氧化铜反应，碳元素化合价升高，甲烷与氧化铜物质的量之比2：7，先根据氢守恒确定水前系数，再根据碳、氧守恒得硬质试管里可能发生的化学方程式为：2CH4+7CuO
故答案为：2CH4+7CuO
（5）由于甲烷和氯气在光照条件下发生反应，生成物有CH3Cl（气体）、CH2Cl2（油状液体）、CHCl3（油状液体）、CCl4（油状液体）、HCl（极易溶于水），所以在I瓶中：颜色逐渐变浅，且有油状液体产生，出现白雾，且可以看见水倒吸入I瓶中，
故答案为：在I瓶中：颜色逐渐变浅，且有油状液体产生，出现白雾，且可以看见水倒吸入I瓶中．
将甲烷与氯气按物质的量之比1：3混合，光照条件下发生化学反应后，得到的有机产物是（ ）
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4．
正确答案
解析
解：甲烷和氯气在光照下，会发生四步取代反应，而反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的，即使甲烷和氯气的物质的量之比是1：1的情况，也不会仅生成CH3Cl，因为一旦生成CH3Cl后，CH3Cl分子中的氢原子又可继续被氯原子取代，直到分子中氢原子都被取代完，因此其产物不是纯净的CH3Cl；
所以甲烷与氯气以物质的量之比1：3混合，则四步取代反应都可能发生，最终得到的是①CH3Cl、②CH2Cl2、③CHCl3、④CCl4的混合物，
故选D．
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