第1課時天然氣的利用甲烷達標練一、選擇題：共7小題1.下列化合物中不屬于烷烴的是()A.C6H14 B.C4H10C.C3H6 D.C12H262.一種稱為“搖頭丸”的毒品嚴重損害吸毒者的身心健康,司法機關予以堅決查緝和打擊,其主要成分的結構如下:它屬于()A.烴 B.無機化合物C.有機化合物 D.烷烴3.烷烴分子中的碳原子與其他原子的結合方式是()A.通過兩個共價鍵B.通過離子鍵C.形成四對共用電子對D.通過離子鍵和共價鍵4.下列說法錯誤的是()A.甲烷分子為正四面體結構B.甲烷分子的球棍模型:C.甲烷屬于共價化合物D.甲烷分子中四個C—H鍵完全相同5.下列五種物質:①CO2、②CHCl3、③CH4、④CCl4、⑤P4,其結構為正四面體形結構的是()A.①②③ B.③④⑤C.②③④ D.①④⑤6.實驗室中用如圖所示的裝置進行甲烷與氯氣在光照下反應的實驗。光照下反應一段時間后,下列裝置示意圖中能正確反映實驗現(xiàn)象的是()7.下列說法正確的是()A.1H、2H、3H互為同素異形體B.O2、O3互為同位素C.HClO和H—O—Cl為兩種物質D.CH4和CH3CH3互為同系物二、非選擇題：共2小題8.下列各物質:①O2和O3②12C和14C③C2H6和C3H8④和(1)互為同位素的是。

(2)互為同素異形體的是。

(3)同屬于烷烴的是。

(4)互為同系物的是。

9.某氣態(tài)烴在標準狀況下的密度為2.59g·L-1(1)其摩爾質量為。

(2)該烴的含碳量為82.8%,則分子中碳、氫原子的個數比是,分子式是。

(3)可能的結構簡式為。

提升練一、選擇題：共5小題10.下列有關甲烷的取代反應的敘述正確的是()A.甲烷與氯氣以物質的量之比為1∶1混合時只生成CH3ClB.甲烷與氯氣反應生成的產物中CH3Cl的量最多C.甲烷與氯氣的取代反應生成的產物為混合物D.1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯氣11.在烷烴分子中,每增加一個碳原子,每摩爾該烷烴完全燃燒需要多消耗氧氣()A.1mol B.1.5molC.2mol D.2.5mol12.下列關于CH4和的敘述不正確的是()A.均能用組成通式CnH2n+2來表示B.二者均為烷烴C.分子中的碳原子可能共平面D.二者互為同系物13.某興趣小組在實驗室中模擬利用甲烷和氯氣發(fā)生取代反應制取副產品鹽酸,設計如圖裝置,下列說法錯誤的是()A.實驗時先點燃A處酒精燈再通甲烷B.裝置B有均勻混合氣體、控制氣流速度、干燥混合氣體等作用C.從D中分離出鹽酸的方法為過濾D.裝置C經過一段時間的漫射光照射后,生成的有機化合物有4種14.下列事實中能證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結構的是()A.甲烷性質穩(wěn)定,通常情況下不與強酸、強堿、氧化劑反應B.甲烷分子中的四個氫原子都能被氯取代C.甲烷的一氯代物只有一種D.甲烷的二氯代物只有一種二、非選擇題：共5小題15.如圖為部分烴的球棍模型(小球代表氫原子,大球代表碳原子),請回答:(1)寫出Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的結構簡式:、、、。

(2)Ⅰ分子呈形結構,兩碳氫鍵之間夾角為。

(3)Ⅰ和Ⅱ(填“是”或“不是”)同系物。

16.某研究性學習小組為了驗證CH4是否具有還原性,設計了如下實驗:(1)實驗過程中觀察到無水CuSO4逐漸變藍,澄清石灰水出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則CH4與CuO反應的化學方程式為。

(2)研究小組將CH4通入溴水時,發(fā)現(xiàn)溴水逐漸褪色,你認為原因可能是

。

請設計一個實驗方案證明你的結論(用文字表示,不必畫實驗裝置圖):

。

17.(1)某氣態(tài)烴在標準狀況下的體積為2.8L,其質量為2g,該烴中氫元素的質量分數為25%,則該烴的分子式為,電子式為,結構式為,其空間結構為。

(2)如圖,立方體中心的“·”表示甲烷分子中的碳原子,請在立方體的頂點用“·”表示出與之緊鄰的4個氫原子的位置。18.如圖是某同學利用注射器設計簡易實驗裝置。甲中注入10mLCH4,同溫同壓下乙中注入50mLCl2,將乙中氣體推入甲中,用日光照射一段時間,氣體在甲中反應。(1)下列是某同學預測的實驗現(xiàn)象:①氣體最終變?yōu)榧t色;②實驗過程中,甲中活塞向內移動;③甲中內壁有油珠;④產生火花。其中正確的是。

(2)甲管中發(fā)生的化學反應類型為。

(3)反應后,甲中剩余氣體能用下列試劑吸收的是(填字母)。

A.水 B.氫氧化鈉溶液C.硝酸銀溶液 D.飽和食鹽水(4)反應后,若將甲中的物質推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到

;

若再向其中滴入幾滴石蕊溶液,又觀察到。

19.可燃冰屬于甲烷的水合物,其結構如圖所示。可燃冰燃燒后幾乎不產生任何殘渣,污染比煤、石油、天然氣都要小得多。2017年7月,中國海域可燃冰首次試開采圓滿成功,取得了持續(xù)產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩(wěn)定、環(huán)境安全等多項重大突破性成果,創(chuàng)造了產氣時長和總量的世界紀錄。(1)下列說法正確的是(填字母)

A.可燃冰中CH4與H2O以共價鍵的形式相結合B.使用可燃冰時應注意安全C.甲烷的一氯代物、三氯代物和四氯代物都是正四面體D.空間填充模型為的有機化合物在光照條件下能與溴蒸氣發(fā)生取代反應(2)甲烷的電子式為。在一定條件下,8g甲烷氣體充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水放出450kJ的熱量,則該反應的熱化學方程式為

。

(3)下列敘述不正確的是。

A.CH4與C4H10互為同系物B.C4H10有2種同分異構體C.烷烴的取代反應很難得到純凈物D.烷烴分子中,相鄰的三個碳原子可能在同一條直線上達標練一、選擇題：共7小題1.下列化合物中不屬于烷烴的是()A.C6H14 B.C4H10C.C3H6 D.C12H26答案C解析烷烴的通式是CnH2n+2,選項中符合烷烴通式的是C6H14、C4H10、C12H26,C3H6不符合,答案選C。2.一種稱為“搖頭丸”的毒品嚴重損害吸毒者的身心健康,司法機關予以堅決查緝和打擊,其主要成分的結構如下:它屬于()A.烴 B.無機化合物C.有機化合物 D.烷烴答案C解析“搖頭丸”中含有C、H、N三種元素,屬于有機化合物,但不是烴,更不可能是烷烴。3.烷烴分子中的碳原子與其他原子的結合方式是()A.通過兩個共價鍵B.通過離子鍵C.形成四對共用電子對D.通過離子鍵和共價鍵答案C解析碳原子核外最外層電子層有四個電子,在反應中不易得電子或失電子形成離子,通常通過共價鍵與其他原子結合。烷烴中碳原子與其他原子可形成四對共用電子對,故C正確。4.下列說法錯誤的是()A.甲烷分子為正四面體結構B.甲烷分子的球棍模型:C.甲烷屬于共價化合物D.甲烷分子中四個C—H鍵完全相同答案B解析甲烷分子是正四面體結構,A正確;B項為甲烷分子的空間填充模型,錯誤;1個甲烷分子中含有4個碳氫鍵,均為共價鍵,甲烷屬于共價化合物,C正確;甲烷分子中四個碳氫鍵都相同,D正確。5.下列五種物質:①CO2、②CHCl3、③CH4、④CCl4、⑤P4,其結構為正四面體形結構的是()A.①②③ B.③④⑤C.②③④ D.①④⑤答案B解析五種物質中只有CH4、CCl4和P4為正四面體形結構,CO2為直線形,CHCl3呈四面體形,但不是正四面體形,答案選B。6.實驗室中用如圖所示的裝置進行甲烷與氯氣在光照下反應的實驗。光照下反應一段時間后,下列裝置示意圖中能正確反映實驗現(xiàn)象的是()答案D解析甲烷和氯氣在光照條件下反應,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,試管內壓強減小,外壓大于內壓,試管內液面升高,且試管內出現(xiàn)白霧和油狀液滴,綜合上述分析,D項正確。7.下列說法正確的是()A.1H、2H、3H互為同素異形體B.O2、O3互為同位素C.HClO和H—O—Cl為兩種物質D.CH4和CH3CH3互為同系物答案D解析A中三者互為同位素,錯誤;B中二者互為同素異形體,錯誤;C中為次氯酸的分子式和結構式,為同一種物質,錯誤;D中甲烷和乙烷互為同系物,正確。二、非選擇題：共2小題8.下列各物質:①O2和O3②12C和14C③C2H6和C3H8④和(1)互為同位素的是。

(2)互為同素異形體的是。

(3)同屬于烷烴的是。

(4)互為同系物的是。

答案(1)②(2)①(3)③④(4)③解析O2或O3是氧元素構成的不同單質,屬于同素異形體;12C和14C是同種元素的不同原子,屬于同位素;C2H6和C3H8都是烷烴,相差一個“CH2”原子團,二者互為同系物;和分子式相同,都是烷烴。9.某氣態(tài)烴在標準狀況下的密度為2.59g·L-1(1)其摩爾質量為。

(2)該烴的含碳量為82.8%,則分子中碳、氫原子的個數比是,分子式是。

(3)可能的結構簡式為。

答案(1)58g·mol-1(2)2∶5C4H10(3)CH3CH2CH2CH3、解析(1)M=2.59g·L-1×22.4L·mol-1≈58g·mol-1。(2)N(C)∶N(H)=82.8%12∶1-82.8%1≈2∶5,則烴的最簡式為C2H5。設其分子式為(C2H5)x,則有(12(3)可能的結構簡式為CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、(異丁烷)。提升練一、選擇題：共5小題10.下列有關甲烷的取代反應的敘述正確的是()A.甲烷與氯氣以物質的量之比為1∶1混合時只生成CH3ClB.甲烷與氯氣反應生成的產物中CH3Cl的量最多C.甲烷與氯氣的取代反應生成的產物為混合物D.1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯氣答案C解析甲烷與氯氣發(fā)生取代反應生成的有機化合物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4,不能得到純凈的CH3Cl,A錯誤,C正確;甲烷與氯氣的反應中每取代1molH,消耗1molCl2,生成1molHCl,故產物中HCl的量最多,B錯誤;1molCH4生成CCl4最多消耗4molCl2,D錯誤。11.在烷烴分子中,每增加一個碳原子,每摩爾該烷烴完全燃燒需要多消耗氧氣()A.1mol B.1.5molC.2mol D.2.5mol答案B解析烷烴分子中,每增加一個碳原子,即增加一個“CH2”原子團,完全燃燒時,多消耗1.5molO2。12.下列關于CH4和的敘述不正確的是()A.均能用組成通式CnH2n+2來表示B.二者均為烷烴C.分子中的碳原子可能共平面D.二者互為同系物答案C解析因二者均為烷烴,都符合通式CnH2n+2,A、B正確;根據甲烷的正四面體結構,分子中間碳原子連接3個碳和一個氫,呈四面體形結構,則四個碳原子不可能共平面,C錯誤;二者均為烷烴,結構相似,分子式相差3個“CH2”原子團,二者互為同系物,D正確。13.某興趣小組在實驗室中模擬利用甲烷和氯氣發(fā)生取代反應制取副產品鹽酸,設計如圖裝置,下列說法錯誤的是()A.實驗時先點燃A處酒精燈再通甲烷B.裝置B有均勻混合氣體、控制氣流速度、干燥混合氣體等作用C.從D中分離出鹽酸的方法為過濾D.裝置C經過一段時間的漫射光照射后,生成的有機化合物有4種答案C解析由于CH4是可燃性氣體,加熱前需保證整個裝置中的空氣排空,故要先制備氯氣將空氣排空,再通入甲烷,故實驗時先點燃A處酒精燈,當觀察到D中充滿黃綠色氣體時再通甲烷,A正確;B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外,因濃硫酸具有吸水性,還具有干燥作用,B正確;D裝置中除了有鹽酸生成外,還含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳,二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水,能分層,可采用分液的方式分離開,鹽酸溶于水,不能通過過濾的方法分離開,C錯誤;裝置C經過一段時間的漫射光照射后,甲烷和氯氣發(fā)生取代反應,生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀液體,只有一氯甲烷是氣體,生成4種有機化合物,D正確。14.下列事實中能證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結構的是()A.甲烷性質穩(wěn)定,通常情況下不與強酸、強堿、氧化劑反應B.甲烷分子中的四個氫原子都能被氯取代C.甲烷的一氯代物只有一種D.甲烷的二氯代物只有一種答案D解析甲烷性質穩(wěn)定是因為C—H鍵長較短,鍵能較大,難破壞,A項錯誤;甲烷不論何種結構,其分子中的四個氫原子都能被氯取代,B項錯誤;如果甲烷是平面結構,其一氯代物也只有一種,C項錯誤;如果甲烷是平面結構,其二氯代物有兩種結構,而甲烷的二氯代物只有一種,可以證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結構,D項正確。二、非選擇題：共5小題15.如圖為部分烴的球棍模型(小球代表氫原子,大球代表碳原子),請回答:(1)寫出Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的結構簡式:、、、。

(2)Ⅰ分子呈形結構,兩碳氫鍵之間夾角為。

(3)Ⅰ和Ⅱ(填“是”或“不是”)同系物。

答案(1)CH3CH3CH3—CH2—CH2—CH3CH3—CH2—CH2—CH2—CH3(2)正四面體109°28'(3)是解析Ⅰ為CH4,Ⅱ為CH3—CH3,Ⅲ為CH3—CH2—CH2—CH3,Ⅳ為,Ⅴ為CH3—CH2—CH2—CH2—CH3。CH4分子為正四面體形結構,鍵和鍵之間的夾角為109°28'。CH4和CH3CH3是同系物。16.某研究性學習小組為了驗證CH4是否具有還原性,設計了如下實驗:(1)實驗過程中觀察到無水CuSO4逐漸變藍,澄清石灰水出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則CH4與CuO反應的化學方程式為。

(2)研究小組將CH4通入溴水時,發(fā)現(xiàn)溴水逐漸褪色,你認為原因可能是

。

請設計一個實驗方案證明你的結論(用文字表示,不必畫實驗裝置圖):

。

答案(1)CH4+4CuOCO2+4Cu+2H2O(2)溴單質與甲烷發(fā)生了取代反應用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH,如果pH明顯變小,則表明二者發(fā)生了取代反應(或溴單質被甲烷氣體帶走用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH,如果pH沒有明顯變化,則表明溴單質被甲烷氣體帶走)解析(1)無水CuSO4逐漸變藍,說明有水生成;澄清石灰水變渾濁,說明有二氧化碳生成,根據原子守恒,CH4與CuO反應的化學方程式為CH4+4CuOCO2+4Cu+2H2O。(2)CH4通入溴水時,發(fā)現(xiàn)溴水逐漸褪色,說明溴發(fā)生了反應或溴被甲烷氣體帶走,因甲烷為飽和烴,所以溴單質可能與甲烷發(fā)生了取代反應或溴單質被甲烷氣體帶走。若發(fā)生取代反應,必有溴化氫生成,用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH,如果pH明顯變小,則表明二者可能發(fā)生了取代反應;若溴單質被甲烷氣體帶走,用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH,pH沒有明顯變化。17.(1)某氣態(tài)烴在標準狀況下的體積為2.8L,其質量為2g,該烴中氫元素的質量分數為25%,則該烴的分子式為,電子式為,結構式為,其空間結構為。

(2)如圖,立方體中心的“·”表示甲烷分子中的碳原子,請在立方體的頂點用“·”表示出與之緊鄰的4個氫原子的位置。答案(1)CH4H··C(2)或解析(1)該烴的物質的量為n=2.8L22.4L·mol-1=0.125mol,該烴的摩爾質量M=2g0.125mol=16g·mol-1;1mol該烴中含氫原子的物質的量為(2)CH4分子是以碳原子為中心的正四面體結構,在立方體中互不相鄰的四個頂點即構成正四面體結構。18.如圖是某同學利用注射器設計簡易實驗裝置。甲中注入10mLCH4,同溫同壓下乙中注入50mLCl2,將乙中氣體推入甲中,用日光照射一段時間,氣體在甲中反應。(1)下列是某同學預測的實驗現(xiàn)象:①氣體最終變?yōu)榧t色;②實驗過程中,甲中活塞向內移動;③甲中內壁有油珠;④產生火花。其中正確的是。

(2)甲管中發(fā)生的化學反應類型為。

(3)反應后,甲中剩余氣體能用下列試劑吸收的是(填字母)。

A.水 B.氫氧化鈉溶液C.硝酸銀溶液 D.飽和食鹽水(4)反應后,若將甲中的物質推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到

;

若再向其中滴入幾滴石蕊溶液,又觀察到。

答案(1)②③(2)取代反應(3)B(4)液體分為兩層,產生AgCl白色沉淀溶液先變紅后褪色解析在光照條件下,甲烷與氯氣發(fā)生連鎖反應:CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl。(1)理論上,甲烷與氯氣體積比為1∶4時二者恰好完全反應,而甲中氯氣與甲烷體積比為5∶1>4∶1,說明氯氣過量,最終氣體中仍有氯氣。反應進行過程中不會產生火花。產物中只有氯化氫和一氯甲烷為氣體,所以氣體的總物質的量減小,內部壓強減小,甲中活塞向內移動。(2)甲烷分子中的四個氫原子可被氯原子逐一取代,故甲中發(fā)生的是取代反應。(3)剩余氣體中含有氯氣和氯化氫,可用氫氧化鈉溶液吸收剩余氣體。(4)生成的HCl會與AgNO3反應生成AgCl白色沉淀,同時因CH2Cl2、CHCl3、CCl4難溶于水而看到液體分為兩層,因Cl2有剩余,加入幾滴石蕊溶液,溶液先變紅后褪色。19.可燃冰屬于甲烷的水合物,其結構如圖所示。可燃冰燃燒后幾乎不產生任何殘渣,污染比煤、石油、天然氣都要小得多。2017年7月,中國海域可燃冰首次試開采圓滿成功,取得了持續(xù)產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩(wěn)定、環(huán)境安全等多項重