- 甲烷的结构与性质
- 共502题
（10分）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 ；（只写第二步）
（2）水槽中盛放的液体最好为 ；（填标号）
[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10 mL 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40 W的日光灯下光照6 min后，加入10 mL 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100.00 mL，取20.00 mL稀释液，加入10.00 mL浓度为0.01 mol·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）CH3Cl+Cl2
（2）C （3）氯水中加硝酸银也会产生沉淀；
（4）步骤二测的pH比步骤一测的pH小；
（5）11.2
（1）在光照的条件下，氯气和甲烷发生取代反应，方程式为CH3Cl+Cl2
（2）为防止氯气的溶解而减少，水槽中盛放的液体最好为饱和食盐水，BD都能和氯气反应，所以答案选C。
（3）由于氯气溶于水产生的氯水也能和硝酸银反应产生沉淀，所以设计是错误的。
（4）由于在取代反应还生成氯化氢，氯化氢溶于水即得到盐酸，所以pH更小。
（5）消耗硝酸银是0.0001mol，所以100.00ml溶液中氯离子的物质的量是0.0005mol，则参加反应的氯气是0.0005mol，所以标准状况下的体积是0.0005mol×22.4L/mol＝0.0112L＝11.2ml。
把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中。
将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是________，水槽中还观察到________，原因是________(用离子方程式解释)。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到________，原因是___________________________。
正确答案
CH2Cl2、CHCl3、CCl4 有白色沉淀产生 Ag＋＋Cl－=AgCl↓ 溶液变红 因反应生成HCl溶于水使溶液显酸性
CH4和Cl2光照生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，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常温下均为无色液体，Cl2易溶于有机溶剂，使试管壁上有黄色油滴；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，HCl溶于水后，与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时溶液中溶质为HCl，故加入紫色石蕊试液后溶液变红。
（8分）今年3月16日，我国发布首部页岩气五年规划――《页岩气发展规划(2011~2015年)》，规划提出，到2015年，页岩气产量将达到65亿立方米/年；到2020年，年产量要达到600亿~1000亿立方米。（1）页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,其主要成分是甲烷，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，请写出丁烷所有同分异构体的结构简式 、 。
（2）页岩气的发展将重塑全球的乙烯市场，使乙烯价格大幅下降，试写出乙烯使溴水褪色的化学方程式 ，该反应的类型是 反应。
正确答案
(共8分，每空2分)（1）CH3CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH3
（2）CH2＝CH2＋Br2
（1）分子式相同，而结构不同的化合物互为同分异构体，所以丁烷的同分异构体是CH3CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH3。
（2）乙烯分子中含有碳碳双键，能和溴水发生加成反应，方程式为CH2＝CH2＋Br2
（8分）有机化合物的结构简式可进一步简化，如：
写出下列物质的分子式：
正确答案
①C6H14 ②C5H10 ③C7H12 ④C10H8
将碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况，每个拐点或终点均表示有1个碳原子，称为键线式。所以根据键线式的结构特点可知，①～④的分子式分别C6H14、C5H10、C7H12、C10H8。
（10分）天然气是一种洁净环保的优质能源，天然气主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数。
（1）甲烷分子具有____________结构，其结构式是___________。
（2）天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，已知1mol甲烷完全燃烧生成CO2气体和水蒸气放出802KJ热量，则在相同条件下，1mol甲烷完全燃烧生成CO2气体和液态水，放出的热量________802KJ（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）通常情况下，甲烷比较稳定，但在特定条件下，甲烷也会发生某些反应，请写出甲烷在光照条件下与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式___________________该反应属于______________（填反应类型）。
（4）在一定条件下甲烷也可用于燃料电池。若以KOH溶液为电解质溶液，甲烷燃料电池正极的电极反应式为O2+4e－＋2H2O＝4OH-，则负极电极反应式为___________________；该电池工作过程中，溶液中OH-移向_____极。
正确答案
（1）正四面体（1分），
（3）
（4）CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O（2分）,负（2分）
考查甲烷的结构及性质。
（1）甲烷是由极性键形成的共价化合物，是正四面体形结构，其结构式为
（2）由于气态水的能量高于液态水的，所以甲烷燃烧生成液态水放出的能量高。
（3）甲烷属于烷烃，在光照的条件下和氯气发生取代反应，生成一氯甲烷的方程式为
（4）在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。甲烷在反应中失去电子，因此在负极通入。总反应式减去正极反应式即得到负极反应式，属于负极电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。
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