1、认识有机化合物的一般性质与结构特点(30分钟50分)一、选择题(本题包括3小题,每小题7分,共21分)1.除二氧化碳外,甲烷也是一种温室气体,其特征反应是取代反应。下列说法正确的是()A.CH4分子比SiH4分子稳定,说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强B.甲烷与Cl2混合在黑暗处即可爆炸C.CH2Cl2为正四面体结构D.为平面正方形结构【解析】选A。元素的非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,反之也成立,A正确;CH4与Cl2在光照时才能反应,B错误;CCl4是正四面体结构,CH2Cl2为四面体结构,但不是正四面体结构。2.(2018全国卷)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下
2、反应的实验。光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是()【解析】选D。CH4和Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常温下是气体,难溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下是无色油状液体,难溶于水,HCl极易溶于水,故试管内气体体积减小,颜色变淡,液面上升,试管壁上有油状液滴出现,D项正确。3.下列化学反应中不属于取代反应的是()A.CH2Cl2+Br2CHBrCl2+HBrB.CH3OH+HClCH3Cl+H2OC.2Na+2H2O2NaOH+H2D.CH3CH2Br+ NaOHCH3CH2OH+NaBr【解析
3、】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,不是有机物参与的反应,更不是取代反应。二、非选择题(本题包括1小题,共9分)4.(2020焦作高一检测)取代反应在有机化学中非常重要,图中进行的是甲烷的取代反应实验。请根据图示回答下列问题:(1)把1体积的甲烷和4体积的氯气组成的混合气体充入大试管中,并将试管倒立在盛有硝酸银溶液的烧杯中,然后放置在光亮处。可能观察到的现象为_。(2)甲烷和氯气在光照条件下发生的是取代反应,生成_种产物,产物中_常用作灭火剂。(3)上述实验装置能否说明甲烷和氯气发生的是取代反应?_(填“不能”或“能”)。【
4、解析】(1)CH4与Cl2光照条件下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下均为无色油状液体,Cl2易溶于有机溶剂,使试管内壁上有黄色油滴出现;因生成的HCl易溶于水,反应后,试管内压强减小,水位在试管内上升,HCl溶于水后,与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。(2)甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应,生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳和氯化氢共五种,其中CCl4可用作灭火剂。(3)甲烷与氯气的取代反应生成HCl,可以通过证明HCl生成说明此反应为取
5、代反应,但是体系中的氯气会干扰实验的验证,因此本实验装置不能证明甲烷与氯气发生的是取代反应。答案:(1)试管内壁上有黄色油滴出现,试管内水位上升,生成白色沉淀(2)5CCl4(3)不能一、选择题(本题包括1小题,共5分)5.(双选)已知:正四面体形分子E和直线形分子G反应,生成四面体形分子L和直线形分子M(组成E分子的元素的原子序数均小于10,组成G分子的元素为第三周期元素)。下列判断中正确的是()A.常温常压下,L是一种液态有机物B.E的二溴代物只有两种结构C.G的水溶液具有强氧化性和漂白性D.上述反应的类型是取代反应【解析】选C、D。组成E分子的元素的原子序数均小于10,且E为正四面体形分
6、子,结合E的球棍模型可知,E为CH4;组成G分子的元素为第三周期元素,且G为直线形分子,结合反应,G为Cl2,L为CH3Cl,M为HCl。常温常压下,CH3Cl是一种气态有机物,A错误;CH4的二溴代物可以看作Br2分子中的一个溴原子取代CH3Br分子中的一个氢原子,CH3Br分子中只有一种化学环境的H原子,因此生成的CH2Br2只有一种结构,B错误;Cl2的水溶液氯水具有强氧化性和漂白性,C正确;题述反应为CH4与Cl2发生取代反应生成CH3Cl和HCl,D正确。【加固训练】(双选)下列各组内的物质不属于同系物的是()A.B.CH2CH2CH2CHCH3CH3CHCHCH3C.D.CH3CH
7、2CH2CH2CH3【解析】选A、D。A中分别属于烯烃、炔烃、环烷烃。D中三种物质分子式均为C5H12,属于同分异构体,不符合同系物的定义,故不属于同系物。二、非选择题(本题包括1小题,共15分)6.(2020威海高一检测)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)若题目中甲烷与氯气的体积之比为11,则得到的产物中_(填字母编号)。 A.只有CH3Cl、HClB.最多的
8、是CH3ClC.液体有机物有CH2Cl2、CHCl3、CCl4D.有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl(3)经过几个小时的反应后,U形管右端的水柱变化是_(填字母编号)。 A.升高B.降低C.不变D.无法确定(4)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察到_。 (5)右端玻璃管的作用是_。 【解析】(1)因Cl2足量,若充分反应,则CH4中的四个H原子可完全被取代,生成CCl4和HCl,CH4+4Cl2CCl4+4HCl。(2)甲烷与氯气的取代反应,是四步反应同时发生,故得到四种氯代产物和HCl,最多的是HCl。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应,U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水,压强减小,U形管右侧液面下降,左侧液面上升。(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HCl+Na2SiO3H2SiO3+2NaCl,所以观察到有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压,在U形管右侧插有一个玻璃管。答案:(1)CH4+4Cl2CCl4+4HCl(2)CD(3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压