甲烷的结构与性质_章节学习

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题型：填空题

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填空题

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+Cl2CH3Cl+HCl，依次生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳（四氯甲烷）和氯化氢，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；

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）．

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题型：填空题

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填空题

如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气（体积比为1：4）的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略．将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间．

（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+4Cl2CCl4+4HCl

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+4Cl2CCl4+4HCl，

故答案为：CH4+4Cl2CCl4+4HCl；

（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．

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题型：单选题

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单选题

将甲烷与氯气按1：3的体积比混合于一试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处（如图所示），下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是（　　）

A试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升

B生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体

C试管内壁有油状液滴形成

D试管内有少量白雾

正确答案

B

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．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，U型管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气（体积比为1：4）的混和气体，假定氯气在水中溶解度可以忽略．将该装置放置在有光亮的地方，让混和气体缓慢地反应一段时间．

（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+4Cl2CCl4+4HCl；

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+4Cl2CCl4+4HCl；

（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+4Cl2CCl4+4HCl；

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+4Cl2CCl4+4HCl；

（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．

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题型：简答题

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简答题

将图所示的装置放置在光亮的地方（日光没有直接照射），一段时间以后，可观察到的实验现象：

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；

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