1、高考资源网（） 您身边的高考专家专题3第一单元 第1课时天然气的利用甲烷时间：45分钟 满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1下列有关甲烷的说法正确的是()A易溶于水B是最简单的有机化合物C与氯气发生加成反应D与乙烷互为同分异构体解析：选B甲烷难溶于水，故A错误；甲烷是最简单的有机化合物，故B正确；在光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应，故C错误；甲烷与乙烷互为同系物，故D错误。答案为B。2下列关于甲烷的说法正确的是()A实验室可用向上排空气法收集甲烷B甲烷点燃之前需要验纯C甲烷可以与溴水发生取代反应D甲烷在空气中燃烧只可能生成CO2和H2O解析：选B甲烷的密度小于空气，实验室可用向
2、下排空气法收集甲烷，A错误；甲烷是可燃性气体，甲烷点燃之前需要验纯，B正确；甲烷与溴水不反应，C错误；甲烷在空气中如果燃烧不完全，可能生成CO和H2O，D错误，答案选B。3能说明CH4的空间构型是正四面体而不是平面正方形的是()A4个H与C的距离相等BCH4没有同分异构体CCH4分子中的键角相等DCH2Cl2没有同分异构体解析：选D甲烷无论是正四面体结构，还是平面正方形结构，甲烷的4个碳氢键的键长都相等，无法判断甲烷的结构，A错误；甲烷无论是正四面体结构，还是平面正方形结构，甲烷均没有同分异构体，B错误；甲烷无论是正四面体结构，还是平面正方形结构，甲烷分子中的键角都相等，C错误；若为平面正方形
3、结构，二氯甲烷有两种同分异构体，而正四面体结构的二氯甲烷不存在同分异构体，D正确。答案选D。4在一定条件下，下列物质可与甲烷发生化学反应的是()A氯气 B溴水C氢气 D高锰酸钾溶液解析：选A甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应，故A正确；甲烷性质稳定与溴水不反应，故B错误；甲烷是饱和烷烃，不能与氢气发生加成反应，故C错误；甲烷不能被酸性高锰酸钾氧化，故D错误。故选A。5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4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：选C0.5 mol CH4完全和Cl2发生
4、取代反应，反应完全后，得四种有机物物质的量相等，根据碳原子守恒知，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量都是0.125 mol。由于氯气发生的取代反应是1个氯原子替换出1个氢原子，另1个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢，所以参加反应的氯气的物质的量等于生成的氯代烃中氯原子的物质的量，而4种氯代烃的物质的量相等，即各有0.125 mol，所以所需的氯气的物质的量为0.125 mol10.125 mol20.125 mol30.125 mol41.25 mol，根据取代反应的特点：1个氯原子替换出1个氢原子，另1个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢知：n(HCl)1.25 mol，答案
5、选C。6下列有关说法不正确的是()A具有相同通式的有机物不一定互为同系物B甲烷和乙烯互为同系物C分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物D两个相邻同系物的相对分子质量数值相差14解析：选B同系物一定具有相同的通式，而通式相同不一定是同系物，如单烯烃通式与环烷烃通式都是CnH2n，不是同系物，故A正确；甲烷和乙稀不是同系物，故B错误；分子式为C3H8与C6H14的有机物是烷烃，碳原子数不相同的烷烃一定属于同系物，故C正确；相邻同系物分子组成相差一个“CH2”原子团，相对分子质量相差14，故D正确。7下列物质属于同系物的一组是()ACH4与C2H4BCC2H6与C3H8DO2与O3解
6、析：选C结构相似，分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机物互称为同系物，C项两种物质互为同系物；B项两物质互为同分异构体；D项两物质互为同素异形体。8在1.01105 Pa下，测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是()物质名称沸点()正丁烷CH3(CH2)2CH30.5正戊烷CH3(CH2)3CH336.0异戊烷CH3CH2CH(CH3)227.8新戊烷C(CH3)49.5正己烷CH3(CH2)4CH369.0A.在标准状况时，新戊烷是气体B在1.01105 Pa,20 时，C5H12都是气体C烷烃随碳原子数的增加，沸点降低DC5H12随着支链的增加，沸点降低解析：选
7、D据表中信息知在1.01105 Pa下，新戊烷的沸点为9.5 ，所以在标准状况下不是气体，而在20 时，正戊烷和异戊烷也不是气体，A、B均错；烷烃随碳原子数的增加，沸点逐渐升高，C错；C5H12随支链的增加，沸点降低，D正确。9下列分子只表示一种物质的是()AC3H7Cl BC5H12CCH2Cl2 DC4H10解析：选CA项可表示CH3CH2CH2Cl和两种；B项C5H12可表示CH3CH2CH2CH2CH3、和三种；CH4是正四面体，四个氢原子完全相同，所以CH2Cl2只有一种结构；D项C4H10可表示CH3CH2CH2CH3和两种。10北京奥运会“祥云”火炬使用的燃料为丙烷。下列关于丙烷
8、的说法正确的是()A1 mol 丙烷完全燃烧需4 mol氧气B与丁烷互为同分异构体C能使酸性高锰酸钾溶液褪色D分子式为C3H8解析：选D丙烷燃烧的化学方程式为C3H85O23CO24H2O,1 mol丙烷完全燃烧需5 mol氧气，A项错；丙烷与丁烷分子组成相差1个“CH2”，互称同系物，B项错；丙烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C项错；D项正确。11下列有关烷烃的叙述中，正确的是()在烷烃分子中，所有的化学键都是单键烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去饱和烷烃的通式是CnH2n2所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色A BC D解析
9、：选C在烷烃分子中，所有的化学键都是单键，正确；烷烃都不能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去，错误；饱和烷烃的通式是CnH2n2，正确；所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，正确；乙烷通入溴水中不反应，不能使溴水褪色，错误。答案选C。12下列关于CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3的叙述正确的是()A均能用CnH2n2组成通式来表示B与所有烷烃互为同素异形体C因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同D通常状况下，它们都是气态烷烃解析：选ACH4和CH3CH(CH3)CH2CH3均为烷烃，分子组成均符合CnH2n2通式，故A正确；CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3与
10、所有不等碳原子的烷烃互为同系物，故B错误；CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3均为烷烃，所以它们的化学性质相似，但物理性质不一定相同，故C错误；通常状况下，甲烷为气态烷烃，而CH3CH(CH3)CH2CH3为液态烷烃，故D错误。答案为A。二、非选择题(共52分)13(10分)下列各组物质O2和O3H2、D2、T212C和14CCH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3乙烷和丁烷互为同位素的是_(填序号，下同)，互为同素异形体的是_，互为同系物的是_，互为同分异构体的是_，属于同一物质的是_。解析：是同种元素组成的不同单质，互为同素异形体；是不同原子构成的三种单质；中两原子质子数相同，
11、中子数不同，互为同位素；中两种物质分子式相同，结构不同，互称同分异构体；中两种物质结构相似，只差一个“CH2”原子团，互为同系物；两组中物质结构完全相同，是同一种物质。答案：14(10分)如图是某同学利用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，针管用日光照射一段时间。(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)甲管中发生的化学反应类型为_。(3)甲试管中生成一氯代物的化学方程式：_。(4)反应后，甲管中剩余气体能用
12、下列试剂吸收的是_。A水 B氢氧化钠溶液C硝酸银溶液 D饱和食盐水(5)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到_。解析：在光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应，化学方程式为：CH4Cl2CH3ClHCl，CH3ClCl2CH2Cl2HCl，CH2Cl2Cl2CHCl3HCl，CHCl3Cl2CCl4HCl，由方程式知10 mL CH4最多消耗40 mL Cl2，Cl2剩余10 mL，因此气体不会变为无色，剩余的Cl2可用NaOH溶液吸收。答案：(1)(2)取代反应(3)CH4Cl2CH3ClHCl(4)B(5)溶液分为两层，产生白色沉淀15(12分)下列各图均能表示
13、甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。(1)甲烷的球棍模型是_，甲烷的电子式是_(填序号)。(2)写出甲烷与氯气发生反应的化学方程式_(只写第一步)，该反应的反应类型是_。(3)相对分子质量为72的烷烃的分子式是_。(4)甲烷与丙烷互为_。A同位素 B同素异形体C同系物 D同分异构体解析：(1)A为甲烷分子结构示意图，B为电子式，C为球棍模型，D为比例模型。(2)甲烷与氯气光照下发生取代反应生成一氯甲烷和HCl，反应式为CH4Cl2CH3ClHCl。(3)根据商余法，72125余12，因此相对分子质量为72的烷烃的分子式为C5H12。(4)甲烷与丙烷满足烷烃的通式，结构相似，属于同系物，故选C。
14、答案：(1)CB(2)CH4Cl2CH3ClHCl取代反应(3)C5H12(4)C16(20分)已知某气态化石燃料X中只含有碳、氢两种元素。为探究该气体中碳和氢两种元素的质量比，某同学设计了燃烧法测量的实验方案，通过测量装置C和D的增重即可求得碳氢两种元素的质量比。实验装置如图所示(已知CuO可以作为碳氢化合物燃烧的催化剂)：(1)A装置中所盛放的药品是_，其作用为_。(2)C装置中所盛放的药品是_，作用是_。(3)D装置中所盛放的药品是_，作用是_。(4)上述装置中有一处错误，请按要求填写下表(不考虑酒精灯和加热方法可能存在的错误；若增加仪器和药品，请指明仪器、药品名称和位置)：错误及原因改
15、正方法对实验结果的影响(5)若实验装置经过改正后，得到的实验数据如下：质量实验前实验后药品U形管的质量/g101.1102.9药品广口瓶D的质量/g312.0314.2则该气体中碳和氢两种元素的质量比为多少？解析：本实验是通过空气提供X完全燃烧所需要的过量氧气，通过测定产生的水蒸气和CO2的质量来确定气体中碳和氢两种元素的质量比。所以首先要除去空气中水蒸气和CO2的干扰，因此A中应盛放NaOH溶液用来除去空气中的CO2。然后需要除去水蒸气，而装置中缺少该部分，致使C装置中吸收的水蒸气比实际偏多，结果使测得的碳和氢两种元素的质量比偏小。若C装置吸收CO2，则其中所盛放的药品一般是碱石灰或固体Na
16、OH，但是它们同时也能够吸收水蒸气，能吸收水蒸气但不能吸收CO2的干燥剂，一般选用中性干燥剂如无水CaCl2或酸性干燥剂如P2O5等。D中盛放浓NaOH溶液吸收CO2，E中盛放碱石灰或固体NaOH，防止空气中的CO2或水蒸气进入D装置，对结果产生影响。由(5)中的表可知，干燥剂吸收的是水，U形管的质量变化为水的质量，m(H2O)102.9 g101.1 g1.8 g，D装置吸收的是CO2，广口瓶D的质量变化为CO2的质量，m(CO2)314.2 g312.0 g2.2 g，所以该气体中碳和氢两种元素的物质的量比为214，质量比为(112)(41)31。答案：(1)浓NaOH溶液除去空气中的CO2气体(2)无水CaCl2或P2O5吸收混合气体中的水蒸气(3)浓NaOH溶液吸收燃烧产生的CO2气体(4)错误及原因在加热前没有除去对本实验有影响的水蒸气改正方法在A、B装置之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl2(或P2O5、碱石灰、固体NaOH等)的干燥管对实验结果的影响碳氢元素质量比偏小(5)31高考资源网版权所有，侵权必究！