- 甲烷的结构与性质
- 共502题
如图1所示，将封闭的甲烷和氯气混合气体（体积比为1：4）的装置放置在光亮的地方，让混合气体充分反应．
（1）使用饱和食盐水封闭混合气体的原因是______．
（2）若两种气体恰好完全反应且只生成一种有机物，则反应的化学方程式为______；
（3）经过几小时的反应后，U形管右管中液面的变化是______（填字母）
A升高 B将低 C不变 D无法确定
（4）已知CH4分子呈正四面体形状，如图2所示为一个立方体，已画出1个C原子，1个H原子和1个共价键（实线表示），请画出另外3个H原子的合适位置和3条共价键．
正确答案
解：（1）氯气以及甲烷都不溶于饱和食盐水中，使用饱和食盐水封闭混合气体，可以便于观察甲烷和氯气之间的反应情况，故答案为：氯气以及甲烷都不溶于饱和食盐水中；
（2）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
（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）由于碳原子在正方体中心，一个氢原子在顶点，因为碳氢键是等长的，那么另三个氢原子也应在正方体的顶点上，正方体余下的七个顶点可分成三类，三个为棱的对侧，三个为面对角线的对侧，一个为体对角线的对侧．显然三个在面对角线对侧上的顶点为另三个氢原子的位置，即由于碳原子在正方体中心，一个氢原子在顶
点，
因为碳氢键是等长的，
那么另三个氢原子也应在正方体的顶点上，
正方体余下的七个顶点可分成三类，
三个为棱的对侧，
三个为面对角线的对侧，
一个为体对角线的对侧．
显然三个在面对角线对侧上的顶点为另三个氢原子的位置
解析
解：（1）氯气以及甲烷都不溶于饱和食盐水中，使用饱和食盐水封闭混合气体，可以便于观察甲烷和氯气之间的反应情况，故答案为：氯气以及甲烷都不溶于饱和食盐水中；
（2）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
（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）由于碳原子在正方体中心，一个氢原子在顶点，因为碳氢键是等长的，那么另三个氢原子也应在正方体的顶点上，正方体余下的七个顶点可分成三类，三个为棱的对侧，三个为面对角线的对侧，一个为体对角线的对侧．显然三个在面对角线对侧上的顶点为另三个氢原子的位置，即由于碳原子在正方体中心，一个氢原子在顶
点，
因为碳氢键是等长的，
那么另三个氢原子也应在正方体的顶点上，
正方体余下的七个顶点可分成三类，
三个为棱的对侧，
三个为面对角线的对侧，
一个为体对角线的对侧．
显然三个在面对角线对侧上的顶点为另三个氢原子的位置
正确答案
解析
解：CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应生成了液态的CH2Cl2、CHCl3和CCl4，使左侧气体总体积减小，压强减小，则右侧液面下降，中间气柱的压强减小，由于气体的物质的量不变，根据PV=nRT可知，V应增大，则长度变大．
故选A．
将装有甲烷和氯气混合气体的三个集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生．
（1）①置于黑暗中：______；
②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：______；
③放在有光线的房子里：______．
（2）甲烷和氯气发生的一系列反应都是______（填反应类型）反应，请写出甲烷和氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式：
______．
正确答案
无明显现象
爆炸
黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成
取代
CH4+Cl2
解析
解：（1）①甲烷与氯气反应须在光照的条件下反应，所以，在黑暗的条件下，无现象，故答案为：无明显现象；
②镁和氧气在点燃的条件下发生放热反应，放出的热量，能提供给甲烷和氯气反应所需要的热量，所以甲烷和氧气发生爆炸，故答案为：爆炸；
③甲烷与氯气反应，可生成有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等，其中二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷为油状液体，所以放在有光线的房子里，黄绿色的氯气被反应掉，气体的颜色变浅，有油状液滴生成，
故答案为：黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成；
（2）甲烷与氯气在光照下发生取代反应，甲烷分子中的氢原子被氯气分子中的氯原子取代，生成一氯甲烷和氯化氢，故答案为：取代；CH4+Cl2
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
（2）右图为实验室中常用的蒸馏的实验装置图：
该装置可用于分离______的物质，温度计的位置：______；冷凝管中进水口是______，出水口是______；碎瓷片的作用：______．
正确答案
解：（1）①甲烷与氯气反应充分，只产生四氯化碳，反应的化学方程式：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，故选B；
（2）蒸馏是分离沸点不同的物质，温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处，测量的是蒸气的温度，冷凝水下进上出，加入沸石目的是防止暴沸，故答案为：沸点不同、蒸馏烧瓶支管口；b；a；防止暴沸．
解析
解：（1）①甲烷与氯气反应充分，只产生四氯化碳，反应的化学方程式：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，故选B；
（2）蒸馏是分离沸点不同的物质，温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处，测量的是蒸气的温度，冷凝水下进上出，加入沸石目的是防止暴沸，故答案为：沸点不同、蒸馏烧瓶支管口；b；a；防止暴沸．
（2015春•天水校级月考）若要使0.5mol CH4完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的4种取代产物，则生成HCl的物质的量为（ ）
正确答案
解析
解：0.5mol CH4完全和Cl2发生取代反应，反应完全后，得四种有机物物质的量相等，根据碳原子守恒知，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量都是0.125mol，
由于氯气发生的取代反应是1个氯原子替换出1个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢，所以参加反应的氯气的物质的量等于生成的氯代烃中氯原子的物质的量，而4种氯代烃的物质的量相等，即各有0.125mol，所以所需的氯气的物质的量为：0.125mol×1+0.125mol×2+0.125mol×3+0.125mol×4=1.25mol，根据取代反应的特点：1个氯原子替换出1个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢知：n（HCl）=1.25mol，
故选C．
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