1、3.1.1 甲烷的性质(时间：45 分钟 分值：100 分)一、选择题(本题包括 13 小题，每小题 5 分，共 65 分)1 “可燃冰”是海底蕴藏的资源之一，其主要成分是甲烷。以下是甲烷在空气中燃烧的微观过程模拟图，符合该反应微观过程先后顺序的选项是( )A BC D解析：选 D。甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水 ，该过程中首先是分子状态的甲烷和氧气( 图 ) ，然后化学键断裂形成原子(图) ，最后原子重新组合得到二氧化碳和水( 图)。2下列对 的叙述中正确的是( )A有两种结构 B只有一种结构C含有非极性键 D有四种结构解析：选 B。可以认为该有机物是 CH4 分子中的四个 H 原子分别被两
2、个 F 原子、两个Cl 原子替代后的产物。因为 CH4 分子是正四面体结构，所以该有机物中任意两个顶点原子之间都是相邻关系，即只有一种结构。该有机物中 CF 键、C Cl 键都属于极性键。3下列关于甲烷的说法不正确的是( )A甲烷分子具有正四面体结构B甲烷分子中的四个 CH 键相同C甲烷分子是平面正方形结构D甲烷分子的结构式是解析：选 C。甲烷分子的空间结构是正四面体 ，不是平面正方形。4下列关于甲烷与 Cl2 的取代反应所得产物的说法正确的是( )A都是有机物B都不溶于水C有一种气态物质，其余均是液体D除一种外均是四面体结构解析：选 D。甲烷与 Cl2 反应的产物中 HCl 不是有机物， 产
3、物中 CH3Cl、HCl 是气态物质，除 HCl 外，其余产物均为四面体结构。5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只有纯净甲烷才能在空气中安静燃烧C甲烷与溴水发生取代反应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；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，甲烷不能与溴水反应，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。6把纯净的甲烷和氯气混合在集气瓶中，用塑料片盖好，放在光亮的地方，片刻后，下列有关说法不正确
4、的是( )A瓶内气体的压强不变B瓶内气体颜色逐渐变浅C产物为 CH3Cl、CH 2Cl2.CHCl3.CCl4 和 HClD将蘸有浓氨水的玻璃棒伸入瓶内会出现白烟解析：选 A。A.甲烷与氯气反应是气体的物质的量减小的反应，故反应后瓶内气体压强变小，故 A 错误；B.氯气为黄绿色气体，在反应中被消耗，而生成的有机产物和 HCl 均无色，故气体颜色变浅，故 B 正确；C. 甲烷可以发生一氯取代、二氯取代、三氯取代和四氯取代，故产物为 CH3Cl、CH 2Cl2.CHCl3.CCl4 和 HCl，故 C 正确；D.甲烷的取代反应有HCl 气体生成，能和浓氨水挥发出的氨气发生化合反应生成氯化铵固体，表
5、现为有白烟生成，故 D 正确。7. 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：选 C。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为油状液体，在水的上层，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 错误。8验证某有机物属于
6、烃，应完成的实验内容是( )A只测定它的碳、氢原子个数比B只要证明它完全燃烧后的产物只有 H2O 和 CO2C只测定其燃烧产物中 H2O 和 CO2 的物质的量的比值D测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成 H2O 和 CO2 的质量解析：选 D。烃仅含碳和氢两种元素 ，完全燃烧的产物为 CO2 和 H2O，但燃烧产物只有 CO2 和 H2O 的有机物不一定是烃，它可能含有碳、氢、氧三种元素。9下列叙述中错误的是( )A空气中的甲烷含量在 2%时，遇火花会发生爆炸B甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生D点燃甲烷不一定会爆炸解析：选 A
7、。空气中的甲烷含量在 5%15.4%(体积) 范围内，遇火花将发生爆炸。10有机物分子里的某些原子(或原子团) 被其他原子(或原子团)所替代的反应叫取代反应。下列化学反应中不属于取代反应的是( )ACH 2Cl2Br 2 CHBrCl2HBr 光 照 BCH 3OHHCl CH3ClH 2O 光 照 C2Na 2H 2O=2NaOHH 2DCH 3CH2BrH 2O CH3CH2OHHBr NaOH 解析：选 C。取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。C 项中的反应为置换反应 ，不是有机反应， 更不是取代反应。11鉴别 CH4CO、H 2 三种无色气体的方法
8、是( )A点燃通入澄清石灰水 加入溴的四氯化碳溶液B点燃罩上干燥小烧杯 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：选 B。根据燃烧后的产物来判断 ，甲烷燃烧后生成 CO2 和 H2O，H 2 燃烧后生成H2O，CO 燃烧后生成 CO2。在火焰的上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和H2，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。12将标准状况下的 11.2 L 甲烷和 22.4 L 氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为( )A11.2 L B22.4 LC33.6 L D44.8 L解析：选 A。C
9、H 42O 2 CO22H 2O，因此 11.2 L 甲烷与 22.4 L 氧气恰好完全反 点 燃 应生成 11.2 L 的 CO2 气体，故选 A。13为验证甲烷分子中含有 C.H 两种元素，可将其燃烧产物通过浓硫酸；澄清石灰水；无水硫酸铜。正确的顺序是( )A BC D解析：选 D。要证明 CH4 中含有 C.H 两种元素，可通过其燃烧产物为 CO2 和 H2O 来证明，选、，检验时应先检验 H2O 后检验 CO2，故顺序为。二、非选择题(本题包括 4 小题，共 35 分)14(7 分) 天然气作为清洁能源，在有助于节能减排的同时，也带来“气荒”等问题，于是出现了“油改气”或“煤改气” 。
10、(1)天然气的主要成分的分子式是_，电子式为 _，结构式为_；分子里各原子的空间分布呈_结构。(2)天然气的主要成分在空气中燃烧时的现象是_，反应的化学方程式为_。(3)天然气的主要成分与 Cl2 在光照条件下反应生成一氯甲烷的化学方程式为_。解析：天然气的主要成分是甲烷，甲烷的分子式、电子式、结构式分别为 CH4.甲烷分子是正四面体结构。答案：(1)CH 4 正四面体(2)产生淡蓝色火焰 CH 42O 2 CO22H 2O 点 燃 (3)CH4 Cl2 CH3ClHCl 光 照 15(8 分) 三个装有 CH4 和 Cl2 混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象
11、发生？(1)置于黑暗中：_ ；将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：_；放在有光线的房子里：_。(2)若要使 0.5 mol CH4 完全和 Cl2 发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代产物，则生成 HCl 的物质的量为_ 。A2.5 mol B2 molC1.25 mol D0.5 mol解析：对于有机反应，反应条件非常重要，通过控制反应条件，可使 CH4 和 Cl2 的取代反应发生的现象不同。0.5 mol CH4 生成等物质的量的四种取代产物，即 0.125 mol CH3Cl、0.125 mol CH2Cl2.0.125 mol CHCl3.0.125 mol CCl4，生成 HCl 的物
12、质的量为 n(HCl)0.125 mol10.125 mol20.125 mol30.125 mol41.25 mol ，故选 C 项。答案：(1)无明显现象 爆炸 黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成 (2)C16(10 分) 如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入 10 mL CH4，同温同压下乙管中注入 50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，针管放在光亮处一段时间。(1)下列是某同学预测的实验现象：气体最终变为无色； 实验过程中，甲管活塞向内移动；甲管内壁有油珠；产生火花。其中正确的是_。(2)甲管中发生化学反应的类型为_。(3)反应后，下列试剂能用
13、来吸收甲管中剩余气体的是_ 。A水 BNaOH 溶液CAgNO 3 溶液 D饱和食盐水(4)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量 AgNO3 溶液的小试管中会观察到_，若再向其中滴入几滴石蕊试液，又观察到_。解析：在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：CH4Cl 2 CH3ClHCl，CH 3ClCl 2 CH2Cl2HCl，CH 2Cl2Cl 2 CHCl3 光 光 光 HCl， CHCl3Cl 2 CCl4HCl。 光 (1)理论上，甲烷与氯气体积比为 14 时，二者恰好完全反应 ，而甲管中氯气与甲烷体积比为 5141，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯
14、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 溶液反应生成 AgCl 白色沉淀，同时因 CH2Cl2.CHCl3.CCl4难溶于水而看到液体分为两层，因 Cl2 有剩余，若加入几滴石蕊 ，溶液会先变红后褪色。答案：(1) (2) 取代反应 (3)B (4)液体分为两层，产生白色沉淀 溶液先变红后褪色17(10 分) 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 14)的
15、混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。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，请写出反应的化学方程式：_。(2)若甲烷与氯气的体积比为 11，则得到的产物为_ 。ACH 3Cl、HClBCCl 4.HClCCH 3Cl、CH 2Cl2DCH 3Cl、CH 2Cl2.CHCl3.CCl4.HCl(3)反应一段时间后，U 形管右端的液面变化是 _。A升高 B降低C不变 D无法确定(4)若水中含有 Na2SiO3，则在 U 形管左端可观察到_。(5)右端玻璃管的作用是_ 。解析：(1)因氯气足量，若充分
16、反应，则甲烷中的四个氢原子可完全被取代，生成四氯化碳和氯化氢，反应的化学方程式为 CH44Cl 2 CCl44HCl。 光 照 (2)甲烷与氯气的取代反应中四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和氯化氢。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U 形管左端生成的氯化氢气体易溶于水且生成的有机物中只有 CH3Cl 为气体，所以压强减小，U 形管右端液面下降，左端液面升高。(4)因左端生成的氯化氢溶于水后发生反应 2HClNa 2SiO3=H2SiO32NaCl，所以可观察到有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压，在 U 形管右端插有一个玻璃管。答案：(1)CH 4 4Cl2 CCl44HCl (2)D (3)B 光 照 (4)有白色胶状沉淀生成 (5)平衡气压