2019-2020学年高中化学 第三章 有机化合物 第一节 最简单的有机化合物——甲烷 第一课时 甲

第一课时甲烷的性质[随堂演练]1．下列物质中属于有机物的是①乙醇②食盐③石墨④甲烷⑤蔗糖⑥水⑦一氧化碳⑧碳酸钙⑨乙酸A．①②④⑤⑨B．①④⑤⑨C．①③④⑤⑦⑧⑨D．①④⑤⑥解析食盐、水中不含碳元素，石墨、一氧化碳、碳酸钙三种物质虽含碳元素，但性质上与有机物有很大区别，不属于有机物。答案B2．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D．1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯气解析甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1molH原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产物中HCl最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4最多消耗4mol氯气，D错误。答案C3．下列叙述错误的是A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱都不反应B．甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯C．甲烷与氯气反应，无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水解析通常情况下，甲烷比较稳定，跟强酸、强碱都不反应，A正确；甲烷是可燃的，点燃前必须验纯，B错误；甲烷与氯气在光照下发生取代反应，得到四种有机氯代产物，且都难溶于水，C、D正确。答案B4．(1)某气态烃在标准状况下的体积为2.8L，其质量为2g，该烃中氢元素的质量分数为25%，则该烃的分子式为________，电子式为________，结构式为_________________________________________________________________，其空间构型为____________。(2)如下图立方体中心的“·”表示甲烷分子中的碳原子，请在立方体的顶点用“·”表示出与之紧邻的4个氢原子的位置。解析(1)该烃的物质的量为：n＝2.8L÷22.4L·mol－1＝0.125mol，该烃的摩尔质量M＝2g÷0.125mol＝16g·mol－1；1mol该烃中含氢原子的物质的量为：n(H)＝16g×25%÷1g·mol－1＝4mol,1mol该烃中含碳原子的物质的量为：n(C)＝16g×(1－25%)÷12g·mol－1＝1mol，所以分子式为CH4。(2)CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，在立方体中互不相邻的四个顶点即构成正四面体结构。答案(1)CH4正四面体形(2)[限时检测][限时45分钟，满分50分]一、选择题(共10小题，每小题3分，共30分)1．下列关于甲烷的叙述正确的是A．甲烷分子的空间构型是正四面体，所以，CH2Cl2有两种不同构型B．甲烷可以与氯气发生取代反应，因此，可以使氯水褪色C．甲烷能够燃烧，但在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的重要威胁之一D．甲烷能使KMnO4溶液褪色解析A项，CH4分子为正四面体结构，因此CH2Cl2只有一种结构；B项，CH4能与Cl2发生取代反应，但不能使氯水褪色；C项，CH4与O2的混合气达爆炸极限后遇明火会发生爆炸；D项，常温下CH4性质稳定，不能被KMnO4氧化。答案C2．下列物质中：①氯水；②浓H2SO4；③溴蒸气；④烧碱；⑤氧气；⑥酸性KMnO4溶液，其中在一定条件下可以与甲烷发生化学反应的是A．①②③⑤B．④⑤⑥C．③⑤D．②③④⑥答案C3．在光照条件下，下列对装有甲烷和氯气的混合气体(体积比为1∶4)的量筒内所出现的现象描述中错误的是A．量筒内的黄绿色逐渐消失B．量筒内的黄绿色逐渐加深C．量筒内液面上升D．量筒内壁上有油状液滴出现解析CH4与Cl2混合后发生系列反应：CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl、CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl和CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋HCl。这些反应同时发生，所以Cl2逐渐减少，黄绿色变浅，A项正确，B项错误；生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液滴，附着在量筒内壁，D项正确；HCl溶于水，水进入量筒，量筒内液面上升，C项正确。答案B4．以下说法错误的是A．甲烷分子是由极性键形成的分子B．甲烷分子具有正四面体结构C．甲烷分子中4个C—H键完全相同D．甲烷分子中具有非极性键解析CH4分子中含4个C—H极性键，但4个键完全相同，形成一个正四面体结构。答案D5．目前，英国工程师开发出了一款新型环保汽车，这辆车的“加气站”是污水处理厂，因为它使用的燃料是压缩甲烷气体。下列有关甲烷的叙述正确的是A．甲烷是烃中最简单的有机物B．甲烷在光照下与氯气反应，其产物中二氯甲烷是正四面体结构C．表示甲烷完全燃烧的化学方程式为2CH4＋3O2=====点燃2CO＋4H2OD．甲烷与氯气在点燃条件下发生取代反应答案A6．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是A．点燃——通入澄清石灰水——加入溴的四氯化碳溶液B．点燃——罩上小烧杯——加入澄清石灰水C．点燃——通入澄清石灰水D．点燃——通入酸性KMnO4溶液解析根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，氢气燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2。在燃烧的火焰上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和氢气，没有水雾的是CO；然后在有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。答案B7．为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素，可将其燃烧产物通过①浓硫酸②澄清石灰水③无水硫酸铜。正确的顺序是A．①②③B．②③C．②③①D．③②解析要证明CH4中含有碳、氢两种元素，可通过证明CO2和H2O的存在来证明，可选择②和③；但应注意检验的先后顺序，即先检验水后检验CO2。答案D8．下列叙述中属于烃的是A．只含有碳元素的有机物B．含有碳元素和氢元素的有机物C．仅含有碳元素和氢元素的有机物D．燃烧后生成二氧化碳和水的有机物解析仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃，烃燃烧后生成CO2和H2O，但烃的含氧衍生物燃烧也生成CO2和H2O，故只有C正确。答案C9．下列反应中属于取代反应的是A．CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HClB．在氧气不足时，甲烷燃烧生成CO、CO2和H2OC．在一定条件下，甲烷可以分解生成C与H2D．2HCl＋Fe===FeCl2＋H2↑解析A项反应相当于甲烷中的四个氢原子完全换成了氯原子，属于取代反应；B项反应是甲烷的燃烧，属于氧化反应；C项反应是甲烷的分解；D项反应属于无机化学中的置换反应。答案A10．(双选)两种气态烃以任意比例混合，在105℃时1L该混合烃与9L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积仍是10L。下列各组混合烃中不符合此条件的是A．CH4与C2H4B．CH4与C3H6C．C2H4与C3H4D．C2H2与C3H6解析混合烃与氧气的体积比是1∶9，温度高于100℃，则混合烃完全燃烧生成CO2和H2O(g)。设混合烃的平均分子组成为CxHy，则：CxHy＋x＋y4O2――→点燃xCO2＋y2H2O1x＋y4xy2因为燃烧前后气体体积未变，所以1＋x＋y4＝x＋y2，y＝4，因此混合烃的平均分子式是CxH4。但C2H2与C3H6的组合不一定是CxH4，只有当二者的体积比为1∶1时才符合CxH4。答案BD二、非选择题(共2小题，共20分)11．(10分)如下图，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题：(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是________。(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是________。(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，试推测X可能有几种组合，填写下表。(有多少种写多少种，不必填满)组合①②③④⑤⑥X解析H2、CO、CH4燃烧的产物分别是H2O(g)、CO2(g)、CO2(g)和H2O(g)。H2O(g)可被浓H2SO4吸收，CO2可被澄清石灰水吸收。根据洗气瓶质量的变化，可判定生成的产物。答案(1)H2(2)CO(3)①CH4②CH4与H2③CH4与CO④H2与CO⑤CH4、H2和CO12．(10分)取标准状况下CH4和过量O2的混合气840mL，点燃，将燃烧后的气体用过量碱石灰吸收，碱石灰增重0.600g。计算：(1)碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况)。(2)原混合气体中CH4与O2的体积比。解析(1)CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O1molCH4完全燃烧得到的CO2和H2O共80g。原混合气体中n(CH4)＝0.600g80g·mol－1＝0.0075molCH4的体积为：0．0075mol×22.4×103mL/mol＝168mL剩余气体的体积为840mL－168mL×3＝336mL(2)V(CH4)∶V(O2)＝168mL∶(840mL－168mL)＝1∶4。答案(1)336mL(2)1∶4