20192020学人教版化学必修二导学同步作业第3章第1节第1课时甲烷解析

第三章第一节第1课时一、选择题1．将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在光的照射下充分反应，生成物中物质的量最多的是(D)A．CH3ClB．CH2Cl2C．CCl4D．HCl解析：甲烷和氯气反应生成一氯甲烷和氯化氢，然后一氯甲烷和氯气继续反应生成二氯甲烷和氯化氢，二氯甲烷和氯气反应生成三氯甲烷和氯化氢，三氯甲烷和氯气再反应生成四氯化碳和氯化氢，所以氯化氢的物质的量最多。2.(2019·潍坊高一检测)将甲烷与氯气按14的体积比混合于一试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处(如图所示)。下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是(B)A．试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升B．生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体C．试管内壁有油状液滴形成D．试管内有少量白雾解析：A项，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应，生成物均没有颜色，所以气体颜色变浅，氯化氢溶于水后导致试管内液面上升，正确；B项，甲烷和氯气反应的生成物只有一氯甲烷和HCl在标准状况下是气体，错误；C项，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是液态有机物，所以试管内壁有油状液滴生成，正确；D项，该反应中有氯化氢生成，氯化氢遇空气中的水蒸气形成白雾，正确。3．(2019·长治高一检测)能证明甲烷是正四面体结构而不是正方形的事实是(B)A．CH3Cl只有一种结构B．CH2Cl2只有一种结构C．CHCl3只有一种结构D．C—H键的键长都相同解析：无论甲烷是正四面体结构还是正方形，A、C、D都成立；甲烷若为正方形，其二氯代物CH2Cl2有两种结构，如图，而CH2Cl2只有一种结构，能证明甲烷是正四面体结构。二、非选择题4．(2019·沈阳高一检测)如图是某同学利用日常用品注射器设计简易实验装置。甲注射器中注入10mLCH4，同温同压下乙注射器中注入50mLCl2，将乙注射器气体推入甲注射器中，气体在甲注射器中反应，用日光照射一段时间。(1)下列是某同学预测的实验现象：①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是__②③__。(2)甲管中发生的化学反应类型为__取代反应___。(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是__B__。A．水B．氢氧化钠溶液C．硝酸银溶液D．饱和食盐水(4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到__液体分为两层，产生白色沉淀__，若再向其中滴入几滴石蕊试液，又观察到__溶液变红色__。解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl,CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋HCl。(1)理论上，甲烷与氯气体积比为14时二者恰好完全反应，而该针管里氯气与甲烷体积比为51＞41，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，若加入几滴石蕊，溶液会变红。5.集气瓶内充满甲烷和氯气的混合气体，置于光亮处，让混合气体缓慢地反应一段时间后达如图所示状态。(1)光照后将滴管内的水挤入集气瓶中将会看到什么现象__烧杯内的水会流入集气瓶中__，原因是__甲烷和氯气发生反应后生成HCl，HCl极易溶于水，将滴管内的水挤入集气瓶后，使集气瓶内气体压强减小，在外界大气压的作用下，烧杯内的水会流入集气瓶中__。(2)写出甲烷发生一氯取代反应的化学方程式：CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl。(3)__不能__(填“能”或“不能”)利用CH4和Cl2在光照条件下的取代反应制取纯净的氯仿，原因是__甲烷与氯气发生取代反应是分步进行的，且都进行不到底，甲烷的四种氯代产物是共存的，且很难提纯__。(4)同样是液态有机物，四氯化碳和氯仿都是良好的有机溶剂，而二氯甲烷却不是，原因是__二氯甲烷的沸点低，极易汽化__。解析：(1)因为甲烷和氯气发生反应后生成HCl，HCl极易溶于水，将滴管内的水挤入集气瓶后，使集气瓶内气体压强减小，在外界大气压的作用下，烧杯内的水会流入集气瓶中。(2)CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl。(3)甲烷与氯气发生取代反应是分步进行的，且都进行不到底，甲烷的四种氯代产物是共存的，且很难提纯。(4)二氯甲烷的沸点低，极易汽化。6．(2019·锦州高一检测)燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。以下是通过燃烧法推断物质组成的过程，请回答下列问题：(1)某物质A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水。则说明__C__(填字母)。A．A一定是烃B．A一定含有C、H两种元素，肯定不含氧元素C．A一定含有C、H两种元素，可能含有氧元素D．A一定含有C、H、O三种元素(2)甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O。若2.24L(标准状况下)甲烷完全燃烧后，将生成的气体通过足量碱石灰，那么碱石灰增重的质量是__8__g。解析：(1)A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水，说明A一定含有C、H两种元素，由于氧气参与反应，故无法确定是否含有氧元素。(2)由甲烷完全燃烧的化学方程式CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O知，2.24L(0.1mol)甲烷完全燃烧生成0.1molCO2和0.2molH2O，通过碱石灰被完全吸收，碱石灰增重为0.1mol×44g·mol－1＋0.2mol×18g·mol－1＝8g。7．(2019·西安高一检测)研究性学习小组进行CH4的性质探究实验。(1)将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，现象是__酸性高锰酸钾溶液不褪色__。(2)光照无色玻璃集气瓶中甲烷和氯气(体积比14)的混合气体，现象是__集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成__，假设反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl。(3)为了验证CH4是否具有还原性，某小组设计了如下实验：实验过程中还观察到无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为CH4＋4CuO――→△CO2＋4Cu＋2H2O。(4)研究小组将CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是__溴单质与甲烷发生了取代反应__。请设计一个实验方案证明你的结论(用文字表示，不必画实验装置图)：__用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者发生了取代反应(或溴单质被甲烷气体带走；用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质被甲烷气体带走)__。解析：(1)甲烷性质较为稳定，与酸性高锰酸钾溶液不反应，甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，现象是酸性高锰酸钾溶液不褪色。(2)氯气为黄绿色气体，甲烷可以和氯气发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，其中一氯甲烷为气体，其余为液体，现象为集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成；甲烷中的氢原子可以被氯原子取代，甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物即四氯化碳的化学方程式为CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl。(3)无水CuSO4逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水出现浑浊，说明有二氧化碳生成，根据原子守恒，CH4与CuO反应的化学方程式为CH4＋4CuO――→△CO2＋4Cu＋2H2O。(4)CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，说明溴参加了反应或溴被带走，因甲烷为饱和烃，所以溴单质可能与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走，假如发生取代反应，必有溴化氢产物，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应，若溴单质被甲烷气体带走，溴单质溶于水显酸性，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走。