- 甲烷的结构与性质
- 共502题
某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况，设计了几个实验．
请填写下列空白：
【实验一】用如图所示装置，排水法收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照后观察到量筒内形成一段水柱，认为有氯化氢生成．
（1）该反应的化学方程式为______；（只写第一步）
（2）水槽中盛放的液体最好为______；（填标号）
A．水B．饱和石灰水C．饱和食盐水D．饱和NaHCO3溶液
【实验二】用排蒸馏水法收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照反应后，滴加AgNO3溶液，看到有白色沉淀生成，认为有氯化氢生成．
（3）该实验设计的错误之处______；
【实验三】
步骤一：收集半试管氯气，加入10mL蒸馏水，充分振荡，采用DIS系统的pH传感器测溶液的pH（下同）．测得pH=3.26．
步骤二：收集一试管甲烷和氯气的混合气体（各占50%），在40W的日光灯下光照6min后，加入10mL蒸馏水，充分振荡，测得pH=1.00．
（4）判断该反应中有氯化氢生成的依据是______；
（5）假设氯气完全参与反应，且不考虑氯气溶解于水．往反应后的溶液中加水稀释到100.00mL，取20.00mL稀释液，加入10.00mL浓度为0.01mol•L-1的AgNO3溶液恰好完全反应，则试管中原有氯气在标准状况下的体积为______mL．
正确答案
（1）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：CH4+Cl2
（2）Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO，氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，所以防止氯气和水反应，水槽中盛放的液体最好为饱和食盐水，
故答案为：C；
（3）氯水中存在化学平衡：Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO；次氯酸是弱电解质，溶液中存在三种分子：Cl2、HClO、H2O；四种离子：H+、Cl-、ClO-、OH-（少量），所以当氯水中加入AgNO3溶液时会发生Ag++Cl-=AgCl↓产生白色沉淀，
故答案为：氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀；
（4）步骤一：氯气溶于水后，Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO生成盐酸，其pH为3.26，步骤二：pH=1.00，比3.26小，说明除了氯气溶于水生成盐酸外还有别的反应产生HCl，
故答案为：步骤二测得的pH值比步骤一测得的pH值低；
（5）取20.00mL稀释液，加入10.00mL浓度为0.01mol•L-1的AgNO3溶液恰好完全反应，参加反应的银离子的物质的量为1×10-4mol，根据方程式 Ag++Cl-=AgCl↓则100.00mL溶液中含氯离子5×10-4mol，根据甲烷和氯气反应的原理，每1mol氯气参加反应生成1mol氯化氢，则试管中原有氯气为5×10-4mol，在标准状况下的体积为5×10-4mol×22.4L/mol═1.12×10-2L=11.2mL，故答案为：11.2．
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下：
根据设计要求回答：
(1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③________。
(2)设V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应________。
(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是_____________________________________。
(4)E装置的作用是___________________(填编号)。
(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中分离出有机物的最佳方法为________。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．CH4 b．CH3Cl c．CH2Cl2 d．CHCl3 e．CCl4
正确答案
(1)干燥混合气体 (2)大于或等于4
(3)吸收过量的氯气 (4)CD
(5)CH4＋2Cl2
(6)分液 ab
(1)B装置的三个作用为：①控制气流速度从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。
(2)当反应：CH4＋4Cl2
(3)KI能吸收多余的Cl2，反应的化学方程式为Cl2＋2KI=2KCl＋I2。
(4)E装置既吸收反应生成的HCl气体，同时还防止倒吸。
(5)据信息知黑色小颗粒应为碳粉，根据原子守恒应为：
CH4＋2Cl2
(6)分离难溶于水的油状液体可用分液法。
某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题：
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是________；若用日光直射，可能会引起_______________________________。
(2)实验中可观察的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，__________，____________________等。
(3)实验中生成的油状液滴的化学式为________，其中________是工业上重要的溶剂。
(4)用饱和食盐水而不用水的原因是____________________________________
正确答案
(1)光照(或光亮处) 爆炸 (2)量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升 (3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4 CHCl3、CCl4 (4)降低Cl2在水中溶解度，抑制Cl2和水的反应
CH4和Cl2光照反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油状液体，故量筒内壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水，量筒内的压强减小；量筒内液面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl－浓度增大，使NaCl固体析出。
（10分）某烷烃的相对分子质量为128，其分子式为 。
请根据下面给出的有关信息分析该烷烃的分子结构：
（1）从烷烃的结构看，该烷烃不能由任何一种烯烃与H2加成反应而得到，则该烷烃的结
构简式为 。
（2）若该烷烃可以由一种烯烃与H2加成而得到，则符合这一要求的烷烃可以有三种不同的结构，它们的结构简式分别 、 、 。
正确答案
C9H20
A: (CH3)3C-CH2-C(CH3)3
B1: (CH3)3C-C(CH3)2-CH2-CH3 B2: (CH3)2CH-C(CH3)2-CH(CH3)2 B3: C(CH2CH3)4
考查有机物分子式的判断。根据烷烃的通式CnH2n＋2可知，14n＋2＝128，解得n＝9，所以分子式为C9H20。
（1）烯烃加氢得到烷烃，那么反过来，烷烃分子中相邻碳原子水个去掉1个氢原子，则在这2个碳原子中间就可以形成碳碳双键，生成烯烃。烷烃不能由任何一种烯烃与H2加成反应而得到，说明该烷烃分子中任何2个相邻的碳原子上，都至少有1个碳原子没有氢原子，所以气结构简式为(CH3)3C-CH2-C(CH3)3。
（2）若该烷烃可以由一种烯烃与H2加成而得到，说明烷烃分子中只有2个相邻碳原子上含有氢原子，所以可能的结构是(CH3)3C-C(CH3)2-CH2-CH3、(CH3)2CH-C(CH3)2-CH(CH3)2、C(CH2CH3)4。
烷烃在足量的氧气中燃烧，生成x mol二氧化碳和 1 mol水，则x的取值范围是____；苯的同系物在足量的氧气中燃烧，生成y mol二氧化碳和1 mol水，则y的取值范围是____。
正确答案
设烷烃分子式为CnH2n＋2
设苯的同系物通式：CnH2n-6
所以1＜y≤2
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