1、课时作业14甲烷的性质时间：45分钟一、选择题1.在我国的南海、东海海底已发现天然气(含甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是(C)甲烷属于烃类在相同条件下甲烷的密度大于空气甲烷难溶于水可燃冰是一种极具潜力的能源A BC D解析：甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO2和H2O，所以可燃冰是一种极具潜力的能源，因此C正确。2在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，所得产物中物质的量最多的是(D)ACH3Cl BCH2Cl2CCHCl
2、3 DHCl解析：光照条件下，甲烷和氯气的取代反应每一步都生成了HCl，故产物中HCl的物质的量最多。3下列说法正确的是 (C)A含碳元素的化合物都是有机物B完全燃烧只生成CO2和H2O的化合物都是烃C大多数有机物分子中碳原子与碳原子之间或碳原子与其他原子之间相结合的化学键是非极性共价键和极性共价键D有机物完全燃烧只可能生成CO2和H2O解析：有机物通常是指含碳元素的化合物，但CO、CO2、Na2CO3等少数物质，虽含有碳元素，但其性质却跟无机物相似，故一般把它们归为无机物。完全燃烧只生成CO2和H2O，仅说明该化合物中含有C、H两种元素，但不一定说明只由C、H两种元素组成，例如，乙醇(C2H
3、6O)完全燃烧也只生成CO2和H2O，但乙醇不是烃。有机物中碳与碳之间不论是单键、双键、三键，都是非极性共价键，而碳与其他原子间多为极性共价键，故C选项正确。有些有机物除含碳、氢、氧外，还含有氮、硫、卤素、磷等，它们完全燃烧可能还会生成SO2、氮的氧化物等物质。4下列物质在一定条件下可跟CH4发生化学反应的是(D)A酸性高锰酸钾溶液 B溴水C氢氧化钠溶液 D溴蒸气解析：在通常情况下，CH4的化学性质比较稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂发生反应，不能使酸性高锰酸钾溶液、溴水褪色，但在光照条件下能与溴蒸气发生取代反应。5已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2
4、产生的温室效应前者大。下列叙述：天然气与煤、石油相比是较洁净的能源；等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是(C)A只有 B只有C和 D和解析：根据提示信息，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者大，那么等质量的CH4和CO2，前者物质的量大，产生的温室效应更大，所以正确。天然气燃烧的产物是CO2和H2O，而煤、石油燃烧的产物除CO2和H2O外，还有SO2等有害气体，所以天然气是比较洁净的能源，正确。酸雨主要是硫的氧化物和氮的氧化物溶于水所致，大量排放SO2是其主要原因，而天然气的燃烧不会产生SO2，故不正确。6将1 mol甲烷和适量的C
5、l2混合后光照，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl2的物质的量为(B)A1.5 mol B3 molC4.5 mol D6 mol解析：解答此题宜用原子守恒法。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的，故这四种取代物共1 mol，设CH3Cl的物质的量为x，则x(x0.1 mol)(x0.2 mol)(x0.3 mol)1 mol，得x0.1 mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol
6、、0.4 mol，含Cl原子的物质的量共为0.1 mol10.2 mol20.3 mol30.4 mol43 mol。而一个Cl2分子中只有一个Cl原子参加取代反应，因此消耗的Cl2也为3 mol。7下列叙述正确的是 (D)A由甲烷分子呈正四面体形结构可推知一氯甲烷分子也呈正四面体形结构B在甲烷的四种氯的取代物中，只有四氯甲烷呈液态C由甲烷(CH4)的氯代物有4种，可推知乙烷(结构式为)的氯代物有6种D由于CH4是易燃易爆的气体，所以点燃CH4前一定要检验其纯度解析：8把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象
7、是 (C)黄绿色逐渐消失试管壁上有黄色油珠出现水位在试管内上升到一定高度水槽内有少量晶体析出A BC D解析：CH4和Cl2在光照条件下发生反应的产物在常温下的状态为三液两气：CH2Cl2、CHCl3、CCl4为无色液体，CH3Cl和HCl为气体。随着Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于Cl2易溶于有机溶剂，试管壁上有黄色油珠出现。反应后试管内气体压强减小，水位在试管内上升。HCl溶于水后，饱和食盐水中Cl浓度增大，使结晶速率溶解速率，故水槽内有少量晶体析出。9一定量的CH4燃烧后得到的产物是CO、CO2、H2O(g)，此混合物的质量为49.6 g，当其缓缓通过足量的无水CaCl2时气体质量
8、减少25.2 g，则混合气中CO的质量为(D)A24.4 g B13.2 gC12.5 g D11.2 g解析：n(H2O)1.4 mol，由氢原子守恒得：n(CH4)0.70 mol，由碳原子守恒得：n(CO)n(CO2)0.70 mol，碳的氧化物总质量为49.6 g25.2 g24.4 g，设CO与CO2的物质的量分别为x和y。由碳原子物质的量守恒和质量守恒可得：解得m(CO)0.4 mol28 gmol111.2 g。10有一种无色的混合气体可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl组成。为确定其组成，进行了以下实验：将此混合气体通过浓硫酸，气体总体积基本不变；再通过过量的澄清石
9、灰水，未见浑浊，但气体体积减少；把剩余气体在供氧的情况下燃烧，燃烧产物不能使无水硫酸铜变色。原混合气体含有(A)ACO和HCl BCH4和NH3CCH4和HCl DH2和CO2解析：由知，不含NH3；由知，含HCl，不含CO2；由知，含CO、不含H2和CH4。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，烧杯中的水会进入集气瓶，则集气瓶中气体是(D)CO、O2Cl2、CH4NO2、O2N2、H2A BC D二、非选择题12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。试回答下列问题。(1)若A洗气瓶
10、的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是H2。(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CO。(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X可能是CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CO、CH4。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。2H2O22H2O,2COO22CO2CH42O2CO22H2O由浓H2SO4吸收水，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
11、有H2O又有CO2，故X气体为不确定成分。它可以是CH4或以下组合：H2、CO；H2、CH4；CO、CH4；H2、CO、CH4。13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)。AA一定是烃BA一定含有C、H两种元素，肯定不含氧元素CA一定含有C、H两种元素，可能含有氧元素DA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CH42O2CO22H2O。若2.24 L(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：
12、(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CH42O2CO22H2O知，2.24 L(0.1 mol)甲烷完全燃烧生成0.1 mol CO2和0.2 mol H2O，通过碱石灰被完全吸收，碱石灰增重为0.1 mol44 gmol10.2 mol18 gmol18 g。14如图所示是某同学利用注射器设计的简易实验装置。向甲注射器中注入10 mL CH4，同温同压下向乙注射器中注入50 mL Cl2，再将乙注射器中的气体推入甲注射器中，用日光照射甲注射器一段时间，气体在甲注射器中反应。(1)
13、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，甲注射器中活塞向右移动甲注射器内壁出现油状液滴产生火花其中正确的是(填序号)。(2)甲注射器中发生反应的反应类型为取代反应。(3)反应后，可用于吸收甲注射器中剩余气体的试剂是B。A水 BNaOH溶液CAgNO3溶液 D饱和食盐水(4)反应后，若将甲注射器中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中，则观察到的现象为液体分为两层，产生白色沉淀，再向其中滴入几滴紫色石蕊溶液，又可观察到的现象为溶液先变红后褪色。解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4Cl2CH3ClHCl，CH3ClCl2CH2Cl2HCl，CH2Cl2Cl2CHCl3
14、HCl，CHCl3Cl2CCl4HCl。(1)理论上，甲烷与氯气体积比为14时二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为5141，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。反应进行过程中不会产生火花。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，甲中活塞向内移动。(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，溶液会先变红后褪色，故有Cl2剩余。1
15、5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：根据设计要求回答：(1)B装置有三种功能：控制气流速度；均匀混合气体；干燥混合气体。(2)设V(Cl2)/V(CH4)x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应大于或等于4。(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气。(4)E装置的作用是CD(填序号)。 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，经过一段时间的强光照射，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：CH42Cl2C4HCl。(6)E装置除
16、生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液。该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为ab(填序号)。aCH4bCH3ClcCH2Cl2dCHCl3eCCl4解析：(1)B装置的三个作用：控制气流速度从而达到合适的反应比例；均匀混合气体，便于后续实验；干燥混合气体。(2)当发生反应：CH44Cl2CCl44HCl时生成HCl气体最多，所以要保证x4。(3)KI能吸收多余的Cl2，反应的化学方程式为Cl22KI=2KClI2。(4)E装置既吸收反应生成的HCl气体，同时还防止倒吸。(5)根据信息知黑色小颗粒应为碳粉，根据原子守恒应为CH42Cl2C4HCl。(6)分离难溶于水的油状液体可用分液法。
