- 甲烷的结构与性质
- 共502题
取一支大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，用铁架台固定好．放在光亮处一段时间．下列对观察到的现象的描述及说明正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、甲烷和氯气发生取代反应，生成的产物均无色，试管中气体颜色会变浅，故A错误；
B、由氯化氢生成，氯化氢与水蒸气结合，形成氯化氢的小液滴，而成白雾，故B正确；
C、内壁出现油状液体，是甲烷和氯气发生取代反应，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，故C错误；
D、一氯甲烷是气体，内壁出现油状液体，是甲烷和氯气发生取代反应，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，故D错误．
故选B．
利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
根据要求填空：
（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②______；③______；
（2）D装置中的石棉上均匀附着KI粉末，其作用是______
（3）E装置的作用是______（填编号）；
A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢
（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式______
（5）装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方为______．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是______（填编号）
A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E．CCl4．
正确答案
解：实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2，Cl2经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代烃和HCl，在强光照射下可发生CH4+2Cl2
（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，
故答案为：使气体混合均匀；干燥混合气体；
（2）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气，
故答案为：吸收过量的氯气；
（3）装置中最后剩余的氯化氢气体需要吸收不能排放到空气中，氯化氢易溶于水需要防止倒吸，故答案为：CD；
（4）CH4与Cl2在强光照射下生成的黑色小颗粒为炭黑，所以在强光照射下可发生CH4+2Cl2
故答案为：CH4+2Cl2
（5）甲烷可以和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷为气态，反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开；
一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，所以尾气的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等气体，应进行尾气处理，
故答案为：分液；AB．
解析
解：实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2，Cl2经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代烃和HCl，在强光照射下可发生CH4+2Cl2
（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，
故答案为：使气体混合均匀；干燥混合气体；
（2）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气，
故答案为：吸收过量的氯气；
（3）装置中最后剩余的氯化氢气体需要吸收不能排放到空气中，氯化氢易溶于水需要防止倒吸，故答案为：CD；
（4）CH4与Cl2在强光照射下生成的黑色小颗粒为炭黑，所以在强光照射下可发生CH4+2Cl2
故答案为：CH4+2Cl2
（5）甲烷可以和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷为气态，反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开；
一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，所以尾气的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等气体，应进行尾气处理，
故答案为：分液；AB．
（2015春•邢台校级月考）CH4是天然气、沼气的主要成分，目前世界20%的能源需求由它提供．
（1）写出CH4的结构式______．
（2）CH4是重要的化工原料，可以制备重要溶剂四氯化碳，写出由CH4直接生成四氯化碳的化学方程式______．
（3）在碳原子数小于10的CH4的同系物中，写出一氯取代物只有一种的烷烃的结构简式：______（任写两种）．
正确答案
解：（1）甲烷是碳原子和氢原子间通过共价单键形成的空间正四面体结构，其结构式为
（2）1mol甲烷与4mol氯气发生取代反应生成四氯化碳和氯化氢，反应的化学方程式为CH4+4Cl2
（3）烷烃分子中，同一个碳上的氢原子等效，连在同一个碳原子上的氢原子等效，具有镜面对称的碳原子上的氢原子等效，烷烃的一氯取代物只有一种，说明该烷烃中只有一种等效氢原子，在碳原子数小于10的所有烷烃的同分异构体中，其一氯取代物只有一种的甲烷的同系物的结构简式为：CH3CH3、C（CH3）4和C（CH3）3C（CH3）3，
故答案为：CH3CH3、C（CH3）4（或C（CH3）3C（CH3）3）．
解析
解：（1）甲烷是碳原子和氢原子间通过共价单键形成的空间正四面体结构，其结构式为
（2）1mol甲烷与4mol氯气发生取代反应生成四氯化碳和氯化氢，反应的化学方程式为CH4+4Cl2
（3）烷烃分子中，同一个碳上的氢原子等效，连在同一个碳原子上的氢原子等效，具有镜面对称的碳原子上的氢原子等效，烷烃的一氯取代物只有一种，说明该烷烃中只有一种等效氢原子，在碳原子数小于10的所有烷烃的同分异构体中，其一氯取代物只有一种的甲烷的同系物的结构简式为：CH3CH3、C（CH3）4和C（CH3）3C（CH3）3，
故答案为：CH3CH3、C（CH3）4（或C（CH3）3C（CH3）3）．
在常温下，把一个盛有等物质的量的甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体充分反应，下列叙述中不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．原子是化学变化中的最小微粒，根据质量守恒定律，化学变化前后原子的种类不变，故A正确；
B．甲烷在发生取代反应时，除了生成有机物之外，还有氯化氢生成，且有几个氢原子，就生成几分子氯化氢，所以氯化氢的量最多，故B错误；
C．氯气为黄绿色气体，随着反应进行，氯气浓度变小，颜色变浅，故C正确；
D．取代反应分子总数不变，如甲烷的第一步取代：CH4+Cl2
故选B．
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置于黑暗中的现象：______；
②放在有光线的房子里：______反应后向瓶内注入适量硝酸酸化的AgNO3溶液，出现的现象是______甲烷和氯气发生的一系列的反应都是______（填反应类型），
请写出甲烷和氯气反应生成的一氯甲烷化学方程式______．
正确答案
无明显现象
颜色变浅，内壁有油状液滴
有白色沉淀生成
取代反应
CH4+Cl2
解析
解：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；
反应后向瓶内注入适量硝酸酸化的AgNO3溶液，反应生成白色沉淀氯化银；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，反应方程式为：CH4+Cl2
故答案为：黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成；有白色沉淀生成；取代反应；CH4+Cl2
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