第2課時甲烷的性質1．在西部大開發中，國家投巨資興建“西氣東輸”工程，將西部蘊藏的豐富資源通過管道輸送到東部地區。這里所指的“西氣”的主要成分是()A．COB．CH4C．H2D．NH3答案B2．如圖所示，集氣瓶內充滿某混合氣體，置于光亮處，將滴管內的水擠入集氣瓶后，燒杯中的水會進入集氣瓶，則集氣瓶中的氣體可能是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①②B．②④C．③④D．②③答案D解析從題目的敘述情況看，所選氣體組必須是生成物中有液體或與水作用后混合氣體總體積減小的，此時應注意CH4與Cl2取代反應生成的HCl極易溶于水且生成物中CH2Cl2、CH3Cl、CCl4均為液體，因此應選D。3．為驗證甲烷分子中含有碳氫兩種元素，可將其燃燒產物通過：①濃硫酸；②澄清石灰水；③無水硫酸銅。正確的順序是()A．①②③B．②③C．②③①D．③②答案D解析檢驗甲烷的燃燒產物，應先將燃燒產物通過無水硫酸銅檢驗是否有水生成，再將產物通入澄清的石灰水檢驗是否有CO2生成，D正確。4．下列關于甲烷的說法不正確的是()A．甲烷分子具有正四面體結構B．甲烷分子中的四個C—H鍵相同C．甲烷分子是平面正方形結構答案C解析甲烷分子的空間結構是正四面體，不是平面正方形。5．下列事實中能證明甲烷分子具有以碳原子為中心的正四面體結構的是()A．CH3Cl只代表一種物質B．CH2Cl2只代表一種物質C．CHCl3只代表一種物質D．CCl4只代表一種物質答案B解析CH4分子中有4個等同的C—H鍵，在空間可能有2種對稱分布——正四面體結構和平面正方形結構(如下圖所示)。對于正四面體的立體結構，4個頂點的位置完全相同，4個氫原子完全相同，所以其一氯代物(CH3Cl)、二氯代物(CH2Cl2)、三氯代物(CHCl3)、四氯代物(CCl4)都只有1種結構。而平面正方形結構中，4個氫原子的位置雖然也相同，但相互間存在相鄰和相間的關系，所以其一氯代物(CH3Cl)、三氯代物(CHCl3)、四氯代物(CCl4)都只有1種結構，但二氯代物(CH2Cl2)卻有2種結構(如下圖所示)。因此，由CH2Cl2只代表一種物質可以判斷甲烷分子為正四面體結構，而不是平面正方形結構。6．下列關于甲烷的說法正確的是()A．實驗室可以用排水法收集甲烷B．只有純凈甲烷在空氣中能安靜燃燒C．甲烷與溴水發生取代反應D．甲烷在空氣中燃燒只生成二氧化碳和水答案A解析甲烷難溶于水，可以用排水法收集，A正確；甲烷與空氣的混合物中甲烷的體積分數只要不到爆炸極限，甲烷就能安靜燃燒，B錯誤；甲烷與鹵素單質發生取代反應的條件是光照，甲烷不能與溴水反應，C錯誤；在氧氣不足條件下，甲烷燃燒會生成一氧化碳和水，D錯誤。(1)CH4屬于可燃性氣體，在點燃之前一定要驗純，防止出現爆炸事故。(2)根據CH4的物理性質，CH4可采用排水法和向下排空氣法收集。(3)在火焰上方罩一個干燥的小燒杯，內壁有水珠生成說明可燃物中含有H元素；將小燒杯迅速倒轉過來，向其中加入少量澄清石灰水，石灰水變渾濁，說明可燃物中含有C元素。(4)有機反應往往比較復雜，常有很多副反應發生，因此有機反應方程式中常用“→”而不用“=”連接。(5)CH4與純鹵素單質能發生取代反應，與氯水、溴水不反應。(6)CH4與Cl2的反應是逐步進行的，是一種連鎖反應，不會停留在某一個反應上，書寫化學方程式時應分步書寫，反應產物為五種物質的混合物，且HCl的量最多。7．下列敘述中錯誤的是()A．點燃甲烷不必像點燃氫氣那樣事先驗純B．甲烷燃燒能放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料C．煤礦的礦井要注意通風和嚴禁煙火，以防爆炸事故的發生D．如果隔絕空氣，將甲烷加熱到1000℃以上，甲烷分解生成炭黑和氫氣答案A解析甲烷與氧氣混合達到一定比例范圍時，點燃會發生爆炸，因此，甲烷點燃前要進行驗純。8．在常溫和光照條件下，可與甲烷發生反應的是()A．氧氣 B．氯氣C．酸性高錳酸鉀溶液 D．濃硫酸答案B解析常溫下甲烷性質穩定，與濃硫酸、酸性高錳酸鉀溶液不發生反應。在常溫和光照條件下，氧氣不能與甲烷發生反應，但氯氣能與甲烷發生取代反應。9．下列關于甲烷的敘述正確的是()A．甲烷分子的空間構型是正四面體形，所以CH2Cl2有兩種不同構型B．甲烷可以與氯氣發生取代反應，因此可以使氯水褪色C．甲烷能夠燃燒，在一定條件下會發生爆炸，因此是礦井安全的重要威脅之一D．將甲烷與氯氣按1∶1體積比混合，光照條件下就可得到比較純凈的CH3Cl答案C解析結合甲烷空間結構可知，CH2Cl2只有一種構型，A錯誤；甲烷能與干燥的氯氣在光照條件下發生取代，但與氯水不反應，B錯誤；甲烷與氯氣的取代反應無論量多少，生成物都是混合物，D錯誤。10．已知正四面體形分子E和單質分子G反應，生成四面體形分子L和分子M(組成E分子的元素的原子序數小于10，組成G分子的元素為第三周期的元素)，如圖所示，則下列判斷中不正確的是()A．常溫常壓下，E、L均為氣態有機物B．E是一種含有10個電子的分子C．上述反應的類型是置換反應D．上述4種物質中有3種為共價化合物答案C解析正四面體形分子E，組成E分子的元素的原子序數都小于10，E由兩種元素組成，灰色球只形成一個共價鍵，所以是H，黑色球表示C，所以E是甲烷；直線形分子G，組成G分子的元素為第三周期的元素，且G是雙原子分子，所以G是Cl，該反應是甲烷和氯氣發生取代反應生成一氯甲烷和氯化氫，即L是一氯甲烷，M是氯化氫。常溫常壓下，甲烷、一氯甲烷是氣體，A正確；E是甲烷分子，甲烷是一種含有10個電子的分子，B正確；甲烷中的氫原子被氯原子取代生成一氯甲烷，屬于取代反應，生成物中沒有單質，不是置換反應，C錯誤；四種物質中甲烷、一氯甲烷和HCl屬于共價化合物，D正確。如何區分取代反應和置換反應11．將裝有甲烷和氯氣混合氣體的三個集氣瓶用玻璃片把瓶口蓋好后，分別作如下處理，各有什么現象發生？(1)置于黑暗處________________。(2)將點燃的鎂條靠近集氣瓶外壁________________。(3)放在光亮的教室里__________________________________________。(4)甲烷和氯氣發生的一系列反應都是________(填反應類型)反應，生成的有機物中常用作有機溶劑的是________，可用作滅火劑的是________。答案(1)無明顯現象(2)發生爆炸(3)黃綠色逐漸變淺，最后消失，瓶壁上出現油狀液滴(4)取代CHCl3、CCl4CCl4解析CCl4名稱為四氯甲烷或四氯化碳，是一種滅火劑。12．如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體，假設氯氣在水中的溶解度可以忽略。將封閉有甲烷和氯氣的混合氣體的裝置放置在光亮的地方，讓混合氣體緩慢地反應一段時間。(1)假設甲烷與氯氣反應充分，且只產生一種有機物，請寫出化學方程式：______________________________________。(2)若題目中甲烷與氯氣的體積比為1∶1，則得到的產物為________。A．CH3ClHClB．CCl4HClC．CH3ClCH2Cl2D．CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl(3)經過足夠長時間的反應后，U形管右端的液面變化是________。A．升高B．降低C．不變D．無法確定(4)右端玻璃管的作用是________。答案(1)CH4＋4Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CCl4＋4HCl(2)D(3)B(4)平衡氣壓解析(1)因Cl2足量，若充分反應，則CH4中的四個H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，CH4＋