- 甲烷的结构与性质
- 共502题
某同学把1体积的CH4和4体积的C12组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管中的现象为：
①气体的颜色______
②试管中的液面______，
③试管中有______和______出现，
④水槽中还观察到______．
此反应中产物一共有______种，其中物质的量最多的是______．
写出上述反应的有关化学反应方程式：______．
正确答案
解：CH4和Cl2光照发生反应：CH4+Cl2
①生成的产物均无色，所以试管中气体颜色会变浅；
②因生成的HCl易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升；
③因生成的HCl易溶于水，反应后，试管内上方有酸雾，由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，使试管壁上有油状液滴；
④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，此反应中产物一共有5种，由CH4和氯气发生取代反应的化学方程式可以知道，每生成1mol卤代烃，可生成1molHCl，由于CH4和Cl2发生的每一步取代反应中都有HCl生成，其中物质的量最多的是HCl，
故答案为：变浅；上升；酸雾；油状液滴；有白色晶体析出；5；HCl；CH4+Cl2
解析
解：CH4和Cl2光照发生反应：CH4+Cl2
①生成的产物均无色，所以试管中气体颜色会变浅；
②因生成的HCl易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升；
③因生成的HCl易溶于水，反应后，试管内上方有酸雾，由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，使试管壁上有油状液滴；
④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，此反应中产物一共有5种，由CH4和氯气发生取代反应的化学方程式可以知道，每生成1mol卤代烃，可生成1molHCl，由于CH4和Cl2发生的每一步取代反应中都有HCl生成，其中物质的量最多的是HCl，
故答案为：变浅；上升；酸雾；油状液滴；有白色晶体析出；5；HCl；CH4+Cl2
（1）若将装有A的试管口用橡胶塞塞住，然后在光亮的地方放置一段时间后，试管中可能存在的气体有______（填数字序号，下同），气体中物质的量最多的是______
①HCl②Cl2 ③CH4 ④CH3Cl ⑤CH2Cl2 ⑥CHCl3 ⑦CCl4
（2）将A充入一个容积为 25mL的量筒中，将量筒倒置在盛有饱和食盐水的水槽中，用日光照射，可观察到的现象是______；
（3）将A气体充入的U形管左端，水平部分有一段气柱，其他两端的液体为饱和食盐水且饱和食盐水与气柱不反应也不溶解，使用稍暗的光线使反应缓慢进行，中间气柱的长度将______（填字母序号）（假设中间气柱未移出U形管水平部分）
A 变大 B 变小 C 不变 D 难以确定．
正确答案
①②③④
①
气体颜色变浅、液面上升、有油状液滴出现、有白色晶体析出
A
解析
解：（1）烷和氯气在光照条件下反应，生成物有：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，剩余的气体有Cl2、CH4，但CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，所以容器中可能存在的气体有①HCl②Cl2 ③CH4 ④CH3Cl；由于每步反应中都有氯化氢生成，则物质的量最大的为①HCl，
故答案为：①②③④；①；
（2）甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl（气体）、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，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，
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；
（3）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，
故答案为：A．
（2015春•宿州期末）在集气瓶中的甲烷和氯气的混合气体光照一段时间后，移开玻璃片，在实验的过程中可能观察到的现象是（ ）
正确答案
解析
解：A．随反应进行，氯气的浓度减小，试管中气体的黄绿色变浅，故A错误；
B．反应过程中试管中无火星出现，故B错误；
C．甲烷与氯气在光照的条件下，甲烷中H原子被氯原子取代生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氯甲烷，其中只有一氯甲烷是气体，其余三种为液体，试管壁上有油状液滴（二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷）出现，故C正确；
D．反应有氯化氢生成，氯化氢极易溶于水，故试管口有白雾，故D错误；
故选C．
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．某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图所示：
根据要求填空：
（1）写出A装置所发生的化学方程式______
（2）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③______．
（3）设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应______．
（4）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
（5）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：______．
（6）E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为______．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为______（填编号）．
a．Cl2 b．CH3Cl c．CH2Cl2 d．CHCl3 e．CCl4．
正确答案
解：（1）MnO2能将HCl（浓）氧化为MnCl2和Cl2，A装置所发生的化学方程式：MnO2+4HCl（浓）
故答案为：MnO2+4HCl（浓）
（2）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：干燥混合气体；
（3）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设
（4）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，E装置在吸收氯化氢时可防止倒吸，
故答案为：CD；
（5）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
（6）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：（1）MnO2能将HCl（浓）氧化为MnCl2和Cl2，A装置所发生的化学方程式：MnO2+4HCl（浓）
故答案为：MnO2+4HCl（浓）
（2）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：干燥混合气体；
（3）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设
（4）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，E装置在吸收氯化氢时可防止倒吸，
故答案为：CD；
（5）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
（6）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．
甲烷和氯气以物质的量比1：1混合，在光照条件下，得到的有机产物是（ ）
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4 ⑤HCl．
正确答案
解析
解：Cl2与CH4发生取代反应，无论按何种体积比混合，都有两种气体接触不均匀的现象，将会发生各步取代反应，不像无机反应那样可由反应物的比例关系确定生成物种类，无机反应易于控制，有机反应则不易控制在某一阶段．因此，各步取代反应的产物都将存在．
故选D．
扫码查看完整答案与解析