20192020学年高中化学课时跟踪检测十二甲烷的性质含解析新人教版必修2

-1-课时跟踪检测（十二）甲烷的性质A——基础过关练1．有机化合物中一定含有的元素是()A．CB．NC．HD．O解析：选A含有碳元素的化合物称为有机化合物，简称有机物。2．光照对下列反应几乎无影响的是()A．氢气与氯气B．甲烷与氯气C．甲烷与氧气D．次氯酸分解解析：选CCH4与O2反应需点燃；H2与Cl2反应可光照，也可点燃；CH4与Cl2光照条件下发生取代反应；2HClO=====光照2HCl＋O2↑。3．瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列叙述中错误的是()A．点燃甲烷不必事先进行验纯B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸解析：选AA项，甲烷是可燃性气体，点燃前必须先验纯，错误；B项，甲烷燃烧放热，是很好的气体燃料，正确；C项，煤矿的矿井中有很多的甲烷气体，容易燃烧爆炸，所以要注意通风并严禁烟火，正确；D项，空气中甲烷含量在5%～15.4%(体积)范围内遇火将会爆炸，所以点燃混有空气的甲烷不一定爆炸，正确。4．下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是()A．CH3ClB．CCl4C．CH2Cl2D．CH4解析：选B甲烷和CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3均能与氯气发生取代反应，但CH4分子中的氢原子全部被取代后即CCl4与氯气不能再发生取代反应。5.实验室中将盛有甲烷与氯气的混合气体的量筒倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，光照使其发生反应，下列说法错误的是()A．通过量筒内壁上出现的油状液滴可以说明生成四种有机产物B．氯化氢极易溶于水，导致量筒中液面上升-2-C．饱和食盐水能够抑制氯气的溶解D．量筒中气体颜色逐渐变浅解析：选A仅通过量筒内壁上出现的油状液滴这一实验现象并不能说明生成了四种有机产物，氯气与甲烷发生取代反应，生成的四种有机产物中CH3Cl常温下为气体，溶于有机溶剂，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体，A错误；氯气与甲烷反应生成HCl，而HCl极易溶于水，导致量筒内气体减少，压强减小，量筒内液面上升，B正确；氯气溶于水后，部分与水反应：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中Cl－浓度较大，可以抑制Cl2的溶解，C正确；氯气是黄绿色气体，氯气被消耗，量筒内气体颜色逐渐变浅，D正确。6．下列反应属于取代反应的是()A．CH4C＋2H2B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2C．CH4＋2O2CO2＋2H2OD．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl解析：选DA属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化还原反应(燃烧)，D属于取代反应。7．甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是()A．CH3Cl只有一种结构B．CH2Cl2只有一种结构C．CHCl3只有一种结构D．CH4中含有4个C—H极性键解析：选B甲烷无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都是成立的；CH2Cl2若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即和，若是正四面体结构，则其结构只有一种；无论是正四面体结构还是正方形结构，CH4中都含有4个C—H极性键。8．下列叙述错误的是()A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应B．甲烷是正四面体结构C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3，还是CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种取代物常温下均为液体解析：选D通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，A正确；甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，B正确；甲烷与Cl2在光照时发生取代反应生成CH3Cl、-3-CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl五种产物，其中四种有机产物中CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，C正确，D错误。9．(1)某气态烃在标准状况下的体积为2.8L，其质量为2g，该烃中氢元素的质量分数为25%，则该烃的分子式为________，电子式为________，结构式为________，其空间构型为________。(2)如图立方体中心的“·”表示甲烷分子中的碳原子，请在立方体的顶点用“·”表示出与之紧邻的4个氢原子的位置。解析：(1)该烃的物质的量为n＝2.8L÷22.4L·mol－1＝0.125mol，该烃的摩尔质量M＝2g÷0.125mol＝16g·mol－1；1mol该烃中，含氢原子的物质的量为n(H)＝16g×25%÷1g·mol－1＝4mol；1mol含碳原子的物质的量为n(C)＝16g×(1－25%)÷12g·mol－1＝1mol，所以分子式为CH4。(2)CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，在立方体中互不相邻的四个顶点各有一个氢原子，即构成正四面体结构。答案：(1)CH4正四面体形(2)10．晋朝人常璩在《华阳国志》里有这样一段话：临邛县“有火井，夜时光映上昭。民欲其火，先以家火投之。顷许如雷声，火焰出，通耀数十里。以竹筒盛其火藏之，可拽行终日不灭也……”请回答下列问题。(1)话中描述的物质是一种最简单有机物——甲烷，其分子的结构式为________。(2)写出“顷许如雷声，火焰出”涉及的化学反应方程式：________________________。(3)下列有关甲烷的说法正确的是________(填标号)。A．它属于化石能源B．它的分子中含有非极性键C．它的分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构D．(2)中反应发生时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成(4)甲烷不仅可以直接用来燃烧，还是重要的化工原料，它可以与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2)，反应的化学方程式为_____________________________________，反应得-4-到的水煤气中CO和H2的质量比为________。解析：(1)甲烷分子的结构式为。(2)“顷许如雷声，火焰出”叙述的是甲烷燃烧，涉及的化学反应方程式为CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O。(3)甲烷属于化石能源，A正确；它的分子中含有极性键，B错误；它的分子中只有碳原子的最外层达到了8电子稳定结构，氢原子是2电子稳定结构，C错误；甲烷燃烧时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成，D正确。(4)甲烷与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2)，反应的化学方程式为CH4＋H2O――→高温CO＋3H2，反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为286＝143。答案：(1)(2)CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O(3)AD(4)CH4＋H2O――→高温CO＋3H214∶3B——提能增分练1．在我国的南海、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。下列说法正确的是()①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④解析：选C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．下列关于甲烷的叙述中正确的是()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-5-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：选CA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。3．将标准状况下11.2L甲烷和22.4L氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为()A．11.2LB．22.4LC．33.6LD．44.8L解析：选ACH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O，因11.2L甲烷与22.4L氧气恰好完全反应生成11.2L的CO2气体，此时H2O不是气体，故选A。4．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是()A．点燃—通入澄清石灰水—加入溴的四氯化碳溶液B．点燃—罩上小烧杯—加入澄清石灰水C．点燃—通入澄清石灰水D．点燃—通入酸性KMnO4溶液解析：选B根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，H2燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2。在火焰的上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和H2，没有水雾的是CO；然后在有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。5．甲烷和氢气的混合气体VL，完全燃烧需要的氧气的体积也是VL(相同状况)，则原混合气体中甲烷和氢气的体积比为()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．3∶1解析：选B设混合气体中CH4为xL，氢气为yL，依据以下反应：CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O2H2＋O2=====点燃2H2O则x＋y＝V，2x＋12y＝V，解得：y＝23V，x＝13V；x∶y＝13V∶23V＝1∶2。6．在一定的温度、压强下，向100mLCH4和Ar的混合气体中通入400mLO2，点燃使其-6-完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为()A．1∶4B．1∶3C．1∶2D．1∶1解析：选AAr是稀有气体，不参与反应，反应前后气体的体积变化由CH4燃烧生成的水引起。反应前后气体的体积变化为100mL＋400mL－460mL＝40mL。设混合气体中CH4的体积为x。CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2OΔV减小1mL2mL1mL2mLx40mLx＝20mLAr的体积为100mL－20mL＝80mL，CH4与Ar的体积之比为1∶4，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，即n(CH4)∶n(Ar)＝1∶4。7．1.6molCH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后测得4种氯代物的物质的量依次增大0.2mol，则参加反应的Cl2为()A．5molB．2molC．2.5molD．4mol解析：选A1.6molCH4与Cl2发生反应，反应后4种氯代物的物质的量依次增大0.2mol，设CH3Cl的物质的量是xmol，则CH2Cl2的物质的量是(x＋0.2)mol，CHCl3的物质的量为(x＋0.4)mol，CCl4的物质的量为(x＋0.6)mol，根据碳原子守恒可得1.6＝x＋x＋0.2＋x＋0.4＋x＋0.6，解得x＝0.1mol，根据取代反应的特点，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4消耗氯气的物质的量分别是0.1mol、0.3mol×2＝0.6mol、0.5mol×3＝1.5mol、0.7mol×4＝2.8mol，共消耗氯气的物质的量是0.1＋0.6＋1.5＋2.8＝5.0mol。8．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。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图。根据要求填空：(1)写出CH4与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式：____________________________。(2)B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；③___________________。(3)D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是___________________。-7-(4)E装置中除了有盐酸生成外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为______________。(5)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是________(填编号)。A．CH4B．CH3ClC．CH2Cl2D．CHCl3E．CCl4解析：(1)CH4与Cl2反应生成的一氯代物为CH3Cl，则化学方程式为CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl。(2)B装置盛有浓硫酸，具有吸水性，所以B装置的第③种作用为干燥甲烷和氯气。(3)Cl2与CH4反应可能有部分Cl2剩余，Cl2能与KI反应生成I2和KC