1、课后作业一、选择题(每小题3分，共39分，每小题有12个正确选项)1下列关于甲烷的叙述正确的是()A甲烷分子的空间构型是正四面体，所以，CH2Cl2有两种不同构型B甲烷可以与氯气发生取代反应，因此，可以使氯水褪色C甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的重要威胁之一D甲烷能使KMnO4溶液褪色解析：A中，由于甲烷是正四面体结构，四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系，故CH2Cl2不存在不同构型。B中，CH4只能跟氯气在光照下反应，与氯水不反应。D中，CH4比较稳定，不能被KMnO4溶液氧化。答案：C2把1 mol甲烷和4mol氯气组成的混合气体充入到大试管中将此试管倒立在盛有饱
2、和食盐水的水槽里，放在光亮处，一段时间后，推测可能观察到的现象黄绿色逐渐消失试管壁上有油珠试管内水面上升水槽内有少量晶体析出A只有B只有C只有 D解析：氯气被消耗后，黄绿色消失。生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，又因为氯气被消耗，气体的体积减小，试管内水面上升。生成的HCl溶于水降低了NaCl的溶解度，有NaCl析出。答案：D3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，则集气瓶中的气体可能是()CO、O2Cl2、CH4NO2、O2N2、H2A BC D解析：从题目的叙述情况看，所选气体组必须是与水作用后混合气体总体积减小
3、的，此时应注意CH4与Cl2的取代反应生成HCl，HCl易溶于水，因此应选D。答案：D41mol甲烷和Cl2发生取代反应，待反应完成后，测得四种取代物的物质的量相等，则消耗Cl2的物质的量为()A0.5mol B2molC2.5mol D4mol解析：依据CH4与Cl2的取代反应规律可知：1个Cl2分子取代1个H原子，同时生成1个HCl分子。所以由碳原子守恒可得，产生四种取代产物均为0.25mol，生成0.25mol CH3Cl需消耗n(Cl2)0.25mol，生成0.25mol CH2Cl2需消耗n(Cl2)0.5mol，生成0.25mol CHCl3需消耗n(Cl2)0.75mol，生成0
4、.25mol CCl4需消耗n(Cl2)1.0mol，因此总共消耗n(Cl2)2.5mol。答案：C5瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%15.4%(体积分数)遇火所产生的，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为()A10.5% B9.5%C8% D5%解析：由CH42O2CO22H2O可知瓦斯爆炸最强烈时，CH4和O2的体积比应为12，因此CH4与空气的体积比为119.5。那么它在空气中的体积分数为100%9.5%，选B。答案：B6在一定条件下，下列物质可与甲烷发生化学反应的是()A溴水 B氯水C氧气 D高锰酸钾溶液解析：甲烷化学性质比较稳定，在常温常压下不易被氧气、高锰酸钾溶液氧化，但在点燃
5、条件下与氧气发生反应；甲烷与Cl2在光照条件下发生取代反应，但与溴水、氯水不反应。答案：C7下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是()ACH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构BCH4、CCl4都是正四面体结构CCH4和CCl4中的化学键完全相同DCH4、CCl4的结构相同，性质也相同解析：CH3Cl中的CCl共价键和CH共价键键能、键长及键的牢固性均不同，故CH3Cl不是正四面体结构，CH4和CCl4的性质也不相同。答案：B82009年9月28日，中科院院士戴金星又宣布了一个新发现，他认为，多年来被社会流传甚广的“百慕大三角”现象，很有可能是海底储存的大量可
6、燃冰在“捣鬼”。根据所学知识，判断下列推理正确的是()“可燃冰”又称天然气水合物，遇火即可燃烧海底储存的大量可燃冰如果在压力减小、温度升高的条件下，就有可能融化成甲烷，甲烷升到海面上，会形成大量的气泡，从而产生“巨浪”。同时，海水的密度也会降低，船只经过自然会下沉“可燃冰”是一种有待开发的新能源，作为燃料，它不会产生温室气体A仅有 B仅有C仅有 D全都正确解析：“可燃冰”燃烧会产生温室气体CO2，不正确。答案：B9下列反应属于取代反应的是()ACH42O2CO22H2OBCH4C2H2C2HICl2=2HClI2DC2H6Cl2C2H5ClHCl解析：A属于燃烧反应，B为分解反应，C为置换反应
7、，只有D符合“下一上一”的特点。答案：D10. 1molCH4与Cl2反应全部生成CCl4，需Cl2的物质的量是()A. 4mol B. 3molC. 2mol D. 1mol解析：根据反应：CH44Cl2CCl44HCl可知1mol CH4中氢原子完全被取代需Cl2的物质的量为4mol。答案：A11. 在光照条件下，将体积相同的甲烷气体和Cl2(常温、常压下)混合，得到的混合物中物质的量最多的是()A. CH3Cl B. CH2Cl2C. CHCl3 D. HCl解析：Cl2和CH4气体的取代反应，无论按何体积比混合都将会发生各步取代反应。它不像无机反应那样固定反应物计量数可确定生成物种类。
8、无机反应易于控制，有机反应则不易控制。在某一阶段，CH4与Cl2的每一步取代反应中都有HCl生成，因此得到的反应混合物中物质的量最多的是HCl。答案：D12. CH4和H2混合气体10mL，完全燃烧后生成6mL CO2气体(气体的体积为相同状况下测定)，则混合气体中CH4和H2的体积比为()A. 23 B. 32C. 21 D. 12解析：CH42O2CO22H2O 1 1 V(CH4) 6mLV(CH4)6mLV(H2)10mL6mL4mL故V(CH4)V(H2)6432。答案：B13. 一定质量的甲烷燃烧后的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓慢经过无水CaCl2
9、时，CaCl2增重25.2g。原混合气体中CO2的质量为()A. 12.5 g B. 13.2 gC. 19.7 g D. 24.4 g解析：经过CaCl2被吸收的为水蒸气，即n(H2O)1.4mol，根据CH4的组成可知，CO和CO2的物质的量之和为：0.7mol，设CO2的质量为x，则CO的质量为49.6 g25.2 gx，故有关系式：0.7mol，解得：x13.2 g。答案：B二、填空题(共61分)14(15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
10、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，则得到的产物为_(填字母编号)。ACH3ClHClBCCl4HClCCH3ClCH2Cl2DCH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl(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，CH44Cl2CCl44HCl。(2)甲烷与氯气的取代
11、反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和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2HClNa2SiO3=H2SiO32NaCl，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)CH44Cl2CCl44HCl(2)D(3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压15(18分)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
12、)B装置有三种功能：控制气流速度；均匀混合气体；_。(2)设V(Cl2)/V(CH4)x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应_。(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是_。(4)E装置的作用是_(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：_。(6)E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为_。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_(填序号)。aCH4bCH3ClcCH2Cl2dCHCl3eCCl4解析：(1)B装置的三个作
13、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。答案：(1)干燥混合气体(2)大于或等于4(3)吸收过量的氯气(4)CD(5)CH42Cl2C4HCl(6)分液ab16(12分)如图是某同学利用日常用品注射器设计简易实验装置。甲管
14、中注入10mL CH4，同温、同压下乙管中注入50mL 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)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是_。A水 B氢氧化钠溶液C硝酸银溶液 D饱和食盐水(4)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_，若再向其中滴入几滴石蕊试液，又观察到_。解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4Cl2CH3ClHCl，CH3ClCl2CH2Cl
15、2HCl，CH2Cl2Cl2CHCl3HCl，CHCl3Cl2CCl4HCl。(1)理论上，甲烷与氯气体积比为14时二者恰好完全反应，而该针管里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。该反应进行缓慢，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，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的4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
16、滴石蕊，溶液会变红。答案：(1)(2)取代反应(3)B(4)液体分为两层，产生白色沉淀溶液变红17(8分)将装有甲烷和氯气混合气体的三个集气瓶，用玻璃片把瓶口盖好后，分别作如下处理，各有什么现象发生？(1)置于黑暗处_。(2)将点燃的镁条靠近集气瓶外壁_。(3)放在光亮的教室里_。(4)甲烷和氯气发生的一系列反应都是_(填反应类型)反应，有机物中常用作有机溶剂的是_，可用作灭火剂的是_。解析：由于CH4与Cl2的取代反应是在光照条件下进行的，因而在黑暗处不会发生反应；将点燃的镁条靠近集气瓶，则因光太强烈，反应较快，能发生爆炸；放于光亮的教室里，反应较平缓地发生，现象：黄绿色渐渐变浅，褪去，瓶壁
17、上出现油状液滴。该类有机反应是典型的取代反应，其产物中有机物共四种，常作有机溶剂的是CHCl3、CCl4，作灭火剂的是CCl4。答案：(1)无明显现象(2)发生爆炸(3)黄绿色逐渐变浅，最后消失，瓶壁上出现油状液滴(4)取代CHCl3、CCl4CCl418(8分)取标准状况下CH4和过量O2的混合气体840mL，点燃，将燃烧后的气体用过量碱石灰吸收，碱石灰质量增加0.600 g。回答下列问题：(1)碱石灰吸收后所剩气体的体积_(标准状况下)。(2)原混合气体中CH4与O2的体积比_。解析：(1)CH42O2CO22H2O,1mol CH4完全燃烧得到的CO2和H2O共80 g，原混合气体中n(CH4)0.007 5mol，CH4的体积为0.007 5mol22.4103mLmol1168mL，剩余气体的体积840mL168mL3336mL。(2)V(CH4)V(O2)168mL(840mL168mL)14。答案：(1)336mL(2)14
