1、专题8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课时天然气的利用甲烷双基巩固学考突破1.在我国的南海和东海海底已发现天然气(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。下列说法不正确的是()。“可燃冰”A.甲烷属于烃类B.在相同条件下甲烷的密度大于空气C.甲烷难溶于水D.可燃冰是一种极具潜力的能源答案:B解析:甲烷是最简单的烃,难溶于水,其相对分子质量为16,小于空气的平均相对分子质量(29),相同条件下甲烷的密度小于空气,甲烷燃烧放出大量的热,故可燃冰是一种极具潜力的能源,故B项错误。2.下列说法正确的是()。A.互为同
2、分异构体的物质不可能具有相同的通式B.通式相同的不同有机化合物一定属于同系物C.互为同分异构体的物质之间物理性质一定不同,但化学性质一定相似D.同系物一定是同类物质答案:D解析:有机化合物中存在通式相同的碳链异构,如正丁烷与异丁烷互为同分异构体,两者具有相同的通式,故A错误;结构相似,在分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的物质互称为同系物,通式相同,但是结构不同,则不是同系物,如丙烯与环己烷的通式相同,但两者不是同系物,故B错误;互为同分异构体的物质,若是同类物质,则化学性质相似,若不是同类物质,则化学性质不同,故C错误;D正确。3.下列物质中,不能与氯气发生取代反应的是()。A.CH
3、4B.CH3ClC.CH2Cl2D.CCl4答案:D解析:CCl4中没有可以被氯原子取代的氢原子,故不能与氯气发生取代反应。4.下列化学用语正确的是()。A.甲烷的结构式:CH4B.乙烷的结构简式:CH3CH3C.四氯化碳的电子式:ClCClClClD.丙烷的结构简式:C3H8答案:B解析:甲烷的结构式为;乙烷的结构简式为CH3CH3;CCl4的电子式为ClCClClCl;丙烷的结构简式为CH3CH2CH3。5.下列反应不属于取代反应的是()。A.CH4+2O2CO2+2H2OB.CH2Cl2+Br2CHBrCl2+HBrC.CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBrD.CHCl3+HF
4、CHFCl2+HCl答案:A解析:A项为甲烷的燃烧反应,属于氧化反应。6.以下关于甲烷结构的说法中错误的是()。A.甲烷分子中具有非极性键B.甲烷分子是由极性键构成的分子C.甲烷分子中四个CH键是完全相同的键D.甲烷分子具有正四面体结构答案:A解析:甲烷分子中含有四个完全相同的CH极性共价键,构成了正四面体空间结构,故A项错误。7.下列有机化合物中,属于烷烃的是()。A.CH3CH2ClB.CH2CHCH3C.CH3CH2OHD.CH3CH2CH2CH2CH3答案:D解析:符合CnH2n+2(n1)的有机化合物是烷烃,故D项属于烷烃。8.下列有机化合物中,其一氯取代物的结构只有一种的是()。A
5、.C2H6B.C3H8C.C4H10D.C5H12答案:A解析:C、D两种烷烃本身存在同分异构体,其一氯取代物可以发生在不同的同分异构体中,所以肯定有多种一氯取代物;乙烷分子结构是对称的,它的6个氢原子是等效氢原子,所以一氯取代物只有一种;丙烷虽然也是对称结构,但其有两种处于不同化学环境的氢原子,所以有两种一氯取代物。9.如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭,并充有甲烷和氯气(体积比为14)的混合气体,假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在光亮的地方,让混合气体缓慢反应足够长的时间。(1)假设甲烷与氯气充分反应,且只生成一种有机化合物,请写出该反应的化学方程
6、式。(2)经过几个小时的反应后,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(3)U形管左端的气柱变化是。A.体积增大B.体积减小C.可能消失D.不变(4)U形管右端液面变化的原因是。答案:(1)CH4+4Cl2CCl4+4HCl(2)B(3)BC(4)反应生成的CCl4是液体,反应后气体的物质的量减小,且生成的HCl易溶于水,所以左端压强减小直至为零,气柱消失,右端的液面降低解析:甲烷与氯气可能发生的反应有CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl。由于时间足够长,只生成
7、一种有机化合物CCl4,而CCl4是液体,故反应后气体的物质的量减少,且生成的HCl易溶于水,所以左端压强减小直至为零,气柱消失,右端的液面降低。选考奠基素养提升1.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,性质也相同答案:B解析:CH4和CCl4各自的键的长度、键的强度相等,故为正四面体结构;CH3Cl中含CH键和CCl键两种不同的化学键,不是正四面体结构;CH4含CH键,CCl4含CCl键,化学键不同,故B
8、项正确。2.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:将此混合气体通过浓硫酸,再通过过量的澄清石灰水,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中气体体积减小;中未见浑浊,气体总体积基本不变;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.H2和CO2B.CH4和NH3C.CH4和HClD.CO和NH3答案:D解析:通过的现象可得气体中有NH3,则没有HCl;通过的现象可得气体中没有CO2;通过的现象可得气体中没有CH4、H2,一定有CO,故原混合气体一定有CO、NH3,一定没有HCl、CH4、CO2和H2
9、。3.下列有关丙烷的叙述中,正确的是()。所有的化学键都是单键能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去分子中碳链为锯齿状在光照条件下能与氯气发生取代反应光照条件下,将丙烷通入溴水中,可使溴水褪色丙烷可以在空气中燃烧A.B.C.D.答案:C解析:丙烷分子中无论是碳碳键还是碳氢键,都是单键,说法正确;丙烷属于饱和链状烷烃,其化学性质一般比较稳定,通常不与强酸、强碱、氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应,也不能使溴水褪色,说法不正确;丙烷分子中碳链为锯齿状,说法正确;烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应,这是烷烃的主要特性之一,说法正确;烷烃都可以在空气中燃烧生成CO2和H2O,说法正确。4.在光照条件下,CH
10、4与Cl2能发生取代反应。现使1 mol CH4与Cl2反应,待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比为n(CH3Cl)n(CH2Cl2)n(CHCl3)n(CCl4)=1234,则消耗的Cl2的物质的量为()。A.1.0 molB.2.0 molC.3.0 molD.4.0 mol答案:C解析:在光照条件下,CH4与Cl2发生取代反应时,生成1molCH3Cl消耗1mol氯气,生成1molCH2Cl2消耗2mol氯气,生成1molCHCl3消耗3mol氯气,生成1molCCl4消耗4mol氯气。四种有机取代产物的物质的量之比为n(CH3Cl)n(CH2Cl2)n(CHCl3)n(CCl
11、4)=1234,根据碳原子守恒可知,生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分别是0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol,则消耗的Cl2的物质的量为0.1mol+20.2mol+30.3mol+40.4mol=3.0mol。5.现有下列8种有机化合物:CH2CHCH3CH3CH2CCHCH3CCCH3CH3COOC2H5CH3CH2CH3CH3CH2CH2ClCH3CH2CH2CH3请回答下列问题。(1)其中不属于烃类的是(填序号,下同);其中属于烷烃的是;其中与互为同系物的是。.按要求完成下列填空。(2)含有3个碳原子的烷烃D的分子式:;烷
12、烃B的分子中含有12个氢原子,则烷烃B的分子式:;分子中含有22个共价键的烷烃的分子式:。(3)同温同压下烷烃A蒸气的密度是H2的15倍,则烷烃A的分子式:;结构简式:。答案:(1)(2)C3H8C5H12C7H16(3)C2H6CH3CH3解析:.只含C、H两种元素的有机化合物属于烃;分子式符合通式CnH2n+2(n1)的烃属于烷烃;结构相似,分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的物质互为同系物。.烷烃的通式为CnH2n+2,烷烃的相对分子质量为14n+2。(2)含有3个碳原子的烷烃D的分子式:C3H8;烷烃B的分子中含有12个氢原子,即2n+2=12,解得n=5,所以B的分子式为C5H
13、12;烷烃的组成为CnH2n+2(n1),含有的共价键数目为3n+1,该烷烃有22个共价键,则:3n+1=22,解得n=7,所以该烷烃中碳原子数目为7,分子式为C7H16。(3)密度之比等于摩尔质量之比,就等于相对分子质量之比,A的相对分子质量为152=30=14n+2,解得n=2,所以A的分子式为C2H6,结构简式为CH3CH3。6.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:根据要求回答下列问题。(1)B装置有三种功能:控制气流速度;。(2)设V(Cl2)V(CH4)=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x的取
14、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(填字母)。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:。(6)装置中除了有盐酸生成外,还含有有机化合物,从E中分离出盐酸的最佳方法为。该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气的主要成分是(填字母)。A.CH4B.CH3ClC.CH2Cl2D.CHCl3E.CCl4答案:(1)使气体混合均匀干燥气体(2)x4(3)吸收过量的Cl2(4)CD(5)CH4+2Cl2C+4HCl(6)分液AB解析:(1)B装置的功能:控制气流速度;使气体混合均匀;干燥气体。(2)一分子氯气只能取代甲烷中的一个氢原子,根据甲烷中氢原子数,可得x的取值范围是x4。(3)由反应2KI+Cl22KCl+I2可知,D装置是用来除去多余的氯气。(4)HCl易溶于水;球形漏斗可防止倒吸。(5)硬质玻璃管内壁的黑色小颗粒只能为碳单质,该反应为氯气置换出甲烷中的碳:CH4+2Cl2C+4HCl。(6)生成的有机氯代物不溶于水,液-液互不相溶,分离方法为分液法。尾气应为气态物质,只有甲烷和CH3Cl常温下为气态。
