2020版高中化学 第三章 有机化合物 第一节 第1课时 甲烷的结构和性质作业（含解析）新人教版必修

甲烷的结构和性质1．下列物质中，不属于烃类的是()A．乙烷(C2H6)B．苯(C6H6)C．乙烯(C2H4)D．乙醇(C2H6O)答案：D2．为了解决东部地区的能源紧张问题，我国从新疆开发天然气，并修建了贯穿东西引气至上海的“西气东输”工程，天然气的主要成分是()A．CH4B．CO2C．COD．H2答案：A3．下列物质中，不属于有机物的是()A．尿素B．酒精C．苏打D．塑料答案：C4．下列关于甲烷结构的说法错误的是()A．甲烷分子中的化学键都是共价键B．甲烷分子为正四面体结构C．甲烷分子为正四边形结构D．CH2Cl2为四面体形结构解析：甲烷分子中四个化学键完全相同，分子为正四面体结构，而不是正四边形结构；CH2Cl2呈四面体形，但不是正四面体。答案：C5.如图所示的装置是某次实验最初的情况(夹持装置省略)，烧瓶内盛有等体积的甲烷和Cl2，用光照射烧瓶一段时间，下列说法正确的是()A．只能生成CH3Cl一种有机物B．烧瓶内液面不可能上升C．大试管内的液体可能会分层D．向水中加入石蕊试液后变蓝解析：甲烷和Cl2反应生成四种氯代物，故A错误；甲烷和Cl2反应生成的一氯甲烷是气体，其余都是液体，烧瓶内压强减小，则液面上升，故B错误；反应生成的二氯甲烷等有机物在水的下层，故C正确；反应生成的HCl溶于水，生成盐酸，显酸性，加入石蕊试液后变红，故D不正确。答案：C6．下列说法中正确的是()A．由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物B．烃是含有碳元素和氢元素的化合物C．大多数有机物熔、沸点较低D．有机物都难溶于水解析：由碳、氢、氧三种元素组成的化合物不一定是有机物，如碳酸是无机物；烃是仅含有碳元素和氢元素的有机物；多数有机物熔、沸点较低；有些有机物易溶于水，如乙醇、乙酸等。答案：C7．沼气是可再生能源，其主要成分是甲烷。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安静燃烧C．甲烷与氯水发生取代反应D．甲烷在足量空气中燃烧只生成一氧化碳和水解析：甲烷难溶于水，可以用排水法收集，A项正确；甲烷与空气的混合物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，甲烷与氯水不反应，C项错误；在氧气足量时，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，D项不正确。答案：A8．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1mol氢原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产物中HCl最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4需消耗4mol氯气，D错误。答案：C9．如果使0.5mol甲烷完全跟Cl2发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物，则需要消耗氯气()A．0.5molB．1molC．1.5molD．1.25mol解析：利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的，故这四种氯代物共0.5mol，每种氯代物均为0.125mol，含氯原子的物质的量为0.125mol×1＋0.125mol×2＋0.125mol×3＋0.125mol×4＝1.25mol。而从甲烷分子中每取代1mol氢原子，就消耗1molCl2。因此消耗的Cl2的物质的量也为1.25mol。答案：D10．将标准状况下的11.2L甲烷和22.4L氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为()A．11.2LB．22.4LC．33.6LD．44.8L解析：CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O，因11.2L甲烷与22.4L氧气恰好完全反应生成11.2L的CO2气体，此时H2O不是气体，故选A。答案：A11．如图某气体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。试回答下列各题：(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，可不填满)。组合①②③④⑤⑥X解析：H2、CO、CH4燃烧的产物分别是H2O、CO2、CO2和H2O。H2O可被浓硫酸吸收，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．为了验证甲烷的燃烧产物，某同学设计了甲烷的燃烧实验(如图所示)：根据实验装置完成下列实验步骤和现象：(1)点燃甲烷前必须进行的实验步骤是________，如何操作？___________________________。(2)开启水龙头抽气后，在漏斗下方点燃甲烷，可观察到的现象是_______________________。(3)如果将B、C两个装置的位置交换，会对实验结论产生什么影响？__________________________________________________________________________________________________。解析：(1)为了防止甲烷中混有氧气，在点燃时发生爆炸，所以点燃前要验纯；其验纯的操作为用排水法收集一小试管甲烷，然后靠近点燃的酒精灯，如果发出“噗”的声音则表明纯净，如果发出尖锐的爆鸣声则表明不纯净。(2)开启水龙头抽气后，在抽气作用下，甲烷的燃烧火焰被吸入漏斗内，甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气，无水硫酸铜遇到水会变蓝色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。(3)C中为澄清石灰水溶液，B、C两个装置的位置交换，先检验二氧化碳，二氧化碳通过澄清石灰水，则会带出水蒸气，用B中无水硫酸铜检验水时，无法确定水是否是由甲烷燃烧生成的。答案：(1)验纯用排水法收集一小试管甲烷，然后靠近点燃的酒精灯，如果发出“噗”的声音则表明纯净，如果发出尖锐的爆鸣声则表明不纯净(2)火焰被吸入漏斗内，干燥管中无水CuSO4慢慢变蓝，洗气瓶中澄清石灰水逐渐变浑浊(3)不能验证是否产生水蒸气13．(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“·”表示出与之相连的4个氢原子的位置。解析：(1)该烃的物质的量为n＝2.8L22.4L·mol－1＝0.125mol，该烃的摩尔质量为M＝2g0.125mol＝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，所以该烃的分子式为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4个顶点即构成正四面体结构。答案：(1)CH4正四面体结构(2)或