- 甲烷的结构与性质
- 共502题
在密闭容器中,丁烷催化裂解,其碳链按两种方式断裂,生成两种烷烃和两种烯烃。若
丁烷的裂解率为90%,求裂解后混合气体的平均相对分子质量__________。
正确答案
(3分)30.5
试题分析:丁烷裂解的两式分别为: C4H10CH4+C3H6、C4H10
C2H6+C2H4。假设丁烷为1mol,那么有0.9mol发生了裂解【1mol变为2mol,此题不需要考虑究竟生成什么】,即生成了1.8mol,总物质的量就变为1.8mol+0.1mol=1.9mol,所以,裂解后混合气体的平均相对分子质量是58÷1.9=30.5。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题基础性强,侧重对学生能力的培养和
解题方法的指导与训练,有利于培养学生的逻辑推理能力,提高学生的应试能力。该题的关键是明
确丁烷放热裂解原理,然后结合题意灵活运用即可。
(8分)如下图所示,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。将封闭有甲烷和氯气的混和气体的装置放置在有光亮的地方,让混和气体缓慢的反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,写出化学方程式:
(2)经过几个小时的反应后,U型管右端的玻璃管中水柱变化是 。
A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定
(3)U型管左端的气柱变化是 。
A.体积增大 B.体积减小 C.消失 D.不变
(4)试解释U型管右端的玻璃管中水柱变化的原因 。
正确答案
(1);
(2)B;(3)B、C
(4)由上述化学方程式可知,此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,左侧气柱消失。(各2分)
(1)甲烷和氯气可以发生取代反应,如果只产生一种有机物,则必然是四氯化碳,所以方程式为。
(2)当反应结束后,左侧气体的气体被消耗,生成物氯化氢又极易溶于水,导致左侧压强减小,所以左侧气柱消失,右端下降。即选项B正确。
(3)、(4)解析见(2)
标准状况下,密度为0.717g/L的某气态烃0.56L,在足量氧气中充分燃烧,反应后的气体先通过无水氯化钙,氯化钙增重0.9g;再通过氢氧化钠溶液,溶液增重1.1g.通过计算判断此气态烃的分子式,并画出其分子空间结构的示意图.
正确答案
解法1:
设该烃中C、H元素的质量分别为x、y g.
根据题意和题中数据:
CO2 ~ C H2O ~ 2H
44g 12g 18g 2g
1.1g x 0.9g y
44∶1.1=12∶x 18∶0.9=2∶y
x=0.3(g) y=0.1(g)
烃中C、H元素原子个数比
该烃实验式为CH4,式量为16.
该烃相对分子质量=0.717×22.4=16
该烃分子式为CH4,其分子空间结构示意图见下一解法的解题过程.
解法2:
设该烃为CmHn.此烃1mol完全燃烧生成CO2和H2O分别为xg和yg.
0.56∶22.4=1.1∶x 0.56∶22.4=0.9∶y
x=44(g) y=36(g)
该烃分子式为CH4.其分子空间结构示意图为
解法3:
该烃摩尔质量=0.717×22.4=16(g/mol),只能是有机物中相对分子质量最小的CH4.
本题是在已知有机物完全燃烧时,涉及的有关物质量关系,判断其分子组成的典型定量计算题.其解法有三种.
第一种解法是通过该烃燃烧生成的CO2和H2O的量,即本题中燃烧生成气体经过NaOH溶液和无水氯化钙后,两者增重的量,计算出烃中的C、H元素的质量比,进而求得实验式.再根据题中该气态烃在标准状况下的密度,求得其相对分子质量.最后由实验式和相对分子质量.判断它的分子组成.然而本题所给数据,求得实验式为CH4.依据烃的分子组成中,C原子个数为n时,H原子的最多个数不大于(2n+2)个的规律,即可确定此实验式就是所求的分子式.
第二种解法是通过烃的燃烧通式:
计算该烃1mol完全燃烧时,生成CO2和H2O物质的量,从而求得烃分子中C、H元素原子个数,求得其分子式
第三种解法是由本题特点决定的解法特例.即通过该烃在标准状况下的气体密度、计算相对分子质量为16.而相对分子质量为16的烃,是相对分子质量最小的甲烷,其分子式为CH4.
如上各解法均可求得该烃为甲烷,就可画出表示甲烷分子空间结构的正四面体分子构型.
(7分)生态农业涉及农家肥料的综合利用,某种肥料经发酵得到一种含有甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 L(标准状况)该气体通过盛有黑色CuO粉末的硬质玻璃管,发生氧化还原反应。当甲烷完全反应后,硬质玻璃管的质量减轻4.8 g,且玻璃管中有红色固体物质生成。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水,充分吸收,生成沉淀8.5 g。
(1)写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式:____________________________________。
(2)原混合气体中甲烷的物质的量是________。
(3)原混合气体中氮气的体积分数为多少?(保留两位有效数字)
正确答案
(1) CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu (2)0.075 mol (3) 5.6%
(1)红色固体物质应该是铜,说明氧化铜被还原生成了单质铜,所以方程式为CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu。
(2)根据反应式可知每消耗1mol甲烷,固体质量就减少4×16g=64g。反应中实际减少了4.8g,所以参加反应的甲烷是,则同时生成的二氧化碳也是0.075mol。反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水,充分吸收,生成沉淀8.5 g,即碳酸钙是
,吸收的二氧化碳是0.085mol。所以原混合气体中二氧化碳是0.085mol-0.075mol=0.01mol,因此氮气的物质的量是
。所以原混合气体中氮气的体积分数为为
。
(1)填空:填写合理的物质的结构简式:含氢量最大的有机物是 ;能证明CH4是正四面体结构的有机物是 ;能证明苯分子中不含简单的碳碳单键和碳碳双键的有机物是 ;苯的同系物 : 分子式为C9H12 苯环上一氯代物只有一种的是 ;检验苯和甲苯的物质是 (填写物质名称)。
(2)有机化学已经学了一段时间了。如果你对哪种有机物的结构、性质、用途有独到的见解,请用精炼的积极向上的富有哲理的语言描述.示例:CH3CH2OH:李白斗酒诗百篇.或者酒壮英雄胆,酒是惹祸源。但不要写无酒不成席。
示例:苯:眼中有双键,心中无双键。或者夜阑卧听风吹雨,苯环结构入梦来。
正确答案
(8分) CH4; CH2Cl2;酸性高锰酸钾溶液;;酸性KMnO4
试题分析:含氢量最大的有机物是甲烷,结构简式是CH4;如果甲烷是平面正方形兼顾,则二氯甲烷就存在2种同分异构体,所以能证明CH4是正四面体结构的有机物是CH2Cl2;如果苯中含有碳碳单键和碳碳双键,则苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以能证明苯分子中不含简单的碳碳单键和碳碳双键的有机物是酸性高锰酸钾溶液;分子式为C9H12的苯的同系物 苯环上一氯代物只有一种,这说明苯环是含有3个甲基,且是均与分布的,所以结构简式是;甲苯能使酸性高锰酸钾溶液,所以检验苯和甲苯的物质是酸性高锰酸钾溶液。
点评:该题是基础性试题的考查,主要是考查学生对常见有机物结构和性质的熟悉了解程度,意在巩固学生的教材,提高学生的应试能力和学习效率。
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