2019-2020学年高中化学 专题3 有机化合物的获得与应用 第一单元 化石燃料与有机化合物 第1

第1课时天然气的利用甲烷课后达标检测[基础巩固]1．下列气体的主要成分不是甲烷的是()A．沼气B．煤气C．天然气D．坑道气解析：选B。煤气的主要成分为一氧化碳和氢气，沼气、天然气、坑道气的主要成分都为甲烷。2．某实验小组对甲、乙、丙、丁四种固体样品的性质进行测试，结果如下表：物质性质甲乙丙丁熔点高低高低水溶性溶不溶不溶溶稳定性(高温、加热)稳定分解稳定稳定导电性导电不导电不导电导电则这四种固体物质中最可能是有机化合物的是()A．甲B．乙C．丙D．丁解析：选B。根据有机化合物一般难溶于水、不导电、熔点较低的特点判断乙物质最可能是有机化合物。3．下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是()A．氯气与氢气的反应B．氯气与甲烷的反应C．氧气与甲烷的反应D．次氯酸的分解解析：选C。氯气可在光照或点燃条件下与氢气发生化合反应生成氯化氢，A项不符合题意；光照条件下，氯气与甲烷发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，B项不符合题意；甲烷与氧气在点燃的条件下反应，光照条件下不反应，C项符合题意；次氯酸不稳定，在光照条件下分解：2HClO=====光照2HCl＋O2↑，D项不符合题意。4．下列关于甲烷的说法正确的是()A．实验室可以用排水法收集甲烷B．只有纯净的甲烷在空气中才能安静燃烧C．甲烷与氯水发生取代反应D．甲烷在空气中燃烧只生成二氧化碳和水解析：选A。甲烷难溶于水，可以用排水法收集，A项正确；空气中甲烷的体积分数只要在爆炸极限之外，甲烷就能安静燃烧，B项错误；甲烷与卤素单质发生取代反应的条件是光照，且卤素单质是气态纯净物，甲烷不能与氯水反应，C项错误；在氧气不足条件下，甲烷燃烧会生成一氧化碳和水，D项错误。5．下列关于同系物的说法中，错误的是()A．同系物具有相同的分子式B．同系物符合同一通式C．相邻的同系物彼此在组成上相差一个“CH2”原子团D．同系物的化学性质基本相似解析：选A。同系物结构相似，必属于同一类物质，因此有同一通式，但一定不具有相同的分子式，A错误、B正确；相邻的同系物在分子组成上相差一个“CH2”原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，D正确。6．如图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是()A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构B．CH4和CCl4都是正四面体结构C．CH4和CCl4中的化学键完全相同D．CH4和CCl4的结构相同，性质也相同解析：选B。CH4和CCl4中各自的键的长度、键的强度相等，故为正四面体结构；CH3Cl中含C—H键和C—Cl键两种不同的化学键，不是正四面体结构。7．火星表面有一层主要成分是烷烃气体的“火星雾气”，而这些气体正是由一种叫“产烷生物”的火星生命持续不断释放出来的。以下有关“火星雾气”的说法中，错误的是()A．“火星雾气”一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色B．“火星雾气”是很好的燃料C．光照条件下，“火星雾气”一定能与氯气发生取代反应D．“火星雾气”主要含两种元素解析：选A。“火星雾气”的主要成分是烷烃，烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A错误；烷烃可以燃烧，B正确；光照条件下，烷烃能与氯气发生取代反应，C正确；烷烃中一定含有C、H两种元素，D正确。8．现有一组可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl组成的无色混合气体，某同学进行了以下实验：①将此混合气体通过浓硫酸，②再通过过量的澄清石灰水，③剩余气体经干燥后可在氧气中燃烧。得到的实验现象依次为①中气体总体积基本不变，②中未见浑浊，但气体体积减小，③中燃烧产物不能使无水硫酸铜变色。据此确定原混合气体中一定含有()A．CO和HClB．CH4和NH3C．CH4和HClD．H2和CO2解析：选A。通过①的现象可得气体中无NH3，通过②的现象可得气体中有HCl、可能有CO2，通过③的现象可得气体中无CH4、H2，一定有CO，故原混合气体一定有CO、HCl，一定无NH3、CH4、H2，可能有CO2。9．燃烧0.1mol两种气态烃的混合物，生成3.58LCO2(标准状况)和3.6gH2O，则混合气体中()A．一定有甲烷B．一定有乙烷C．一定无甲烷D．一定有丙烷解析：选A。生成n(CO2)＝3.58L22.4L·mol－1＝0.16mol，生成n(H2O)＝3.6g18g·mol－1＝0.2mol，因此两种气态烃的平均组成为C1.6H4，根据混合物的平均组成可知，碳原子组成小于1.6的烃只有甲烷，而另一种烃是氢原子数必为4、碳原子数为大于或等于2的气态烃。因此只有选项A正确。10．实验室有CH4和H2混合气体10mL，完全燃烧后生成6mLCO2气体(气体的体积在相同状况下测定)，则混合气体中CH4和H2的体积之比为()A．2∶3B．3∶2C．2∶1D．1∶2解析：选B。CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O11V(CH4)6mLV(CH4)＝6mL×11＝6mL；V(H2)＝10mL－6mL＝4mL；故V(CH4)∶V(H2)＝6mL∶4mL＝3∶2。11．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水进入集气瓶，集气瓶内气体可能是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①②B．②④C．③④D．②③解析：选D。烧杯中的水进入集气瓶，说明集气瓶内气体压强在滴加水后必须减小。CH4与Cl2发生取代反应生成的HCl极易溶于水，压强减小；4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，压强减小。①④在此状况下不反应。12.如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，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合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：________________________________________________________________________。(2)经过几个小时的反应后，U形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形管左端的气柱变化一定是________。A．体积增大B．体积减小C．消失D．不变(4)试解释U形管右端的玻璃管中水柱变化的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：第(1)小题只是一种假设情况，只生成一种有机物CCl4，实际上甲烷与氯气可能发生的反应有①CH4＋Cl2――→光照CH3Cl＋HCl、②CH3Cl＋Cl2――→光照CH2Cl2＋HCl、③CH2Cl2＋Cl2――→光照CHCl3＋HCl、④CHCl3＋Cl2――→光照CCl4＋HCl，由于氯化氢易溶于水，CH2Cl2、CHCl3、CCl4是液体，总起来考虑气体体积是减小的，故U形管两边液差减小，右侧玻璃管中的水柱降低。答案：(1)CH4＋4Cl2――→光照CCl4＋4HCl(2)B(3)B(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能够溶于水，所以左侧压强减小，故右侧玻璃管中的水柱降低13．如图，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将气体X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，则气体X可能是____________________________。解析：此题主要考查根据洗气瓶中质量的变化，确定原气体X的成分。2H2＋O2=====点燃2H2O，2CO＋O2=====点燃2CO2，CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O。由浓H2SO4吸收水，澄清石灰水吸收CO2得：(1)若A瓶质量增加，B瓶质量不变，说明气体X燃烧只生成水，故X为H2。(2)若A瓶质量不变，B瓶质量增加，说明气体X燃烧只有CO2生成，故X为CO。(3)若A、B两瓶质量都增加，说明气体X燃烧产物既有H2O又有CO2，故X气体为不确定成分。它可以是CH4或下列组合：H2、CO；H2、CH4；CO、CH4；H2、CO、CH4。答案：(1)H2(2)CO(3)CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CO、CH4[能力提升]14．某研究性学习小组为了验证CH4是否具有还原性，设计了如下实验：(1)实验过程中观察到无水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________________________________________________________________________。(2)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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。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)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)无水硫酸铜逐渐变蓝，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。(2)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。若发生取代反应，必有溴化氢生成，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，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。答案：(1)CH4＋4CuO=====△CO2＋4Cu＋2H2O(2)溴单质与甲烷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明显变小，则表明二者发生了取代反应；如果pH没有明显变化，则表明溴单质被甲烷气体带走15．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。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：根据要求填空：(1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②____________________________；③______________________________。(2)设V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x的取值范围是________。(3)D装置中的石棉上均匀附着KI粉末，其作用是______________________________。(4)E装置的作用是________(填编号)。A．收集气体B．吸收氯气C．防止倒吸D．吸收氯化氢(5)在C装置中，经过一段时间的光照，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：________