2019-2020学年高中化学课时作业13甲烷含解析 人教版必修

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课时作业13‎ 6‎ 基础巩固 ‎1．有机化合物中一定含有的元素是(　　)‎ A．C B．N C．H D．O 解析：含有碳元素的化合物称为有机化合物，简称有机物。‎ 答案：A ‎2．下列有机物属于烃的是(　　)‎ A．C3H8 B．C2H5OH C．CH2Cl2 D．‎ 解析：烃是指仅含有碳和氢两种元素的有机物。‎ 答案：A ‎3．(2019年山东高一检测)下列物质中属于有机化合物的是(　　)‎ ‎①乙醇　②食盐　③石墨　④甲烷　⑤醋酸　⑥水 ‎⑦一氧化碳　⑧碳酸钙　⑨乙酸 A．①②④⑤⑨ 　B．①④⑤⑨‎ C．①③④⑤⑦⑧⑨ D．①④⑤⑥‎ 解析：有机化合物是指含有碳元素的化合物，注意区分CO、CO2及碳酸盐(CaCO3)，其组成和性质大多具有无机物的特点，它们属于无机物。‎ 答案：B ‎4．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．①②③ B．②③④‎ C．①③④ D．①②④‎ 解析：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。‎ 答案：C ‎5．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 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 6‎ 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：C ‎6．(2019年四川绵阳模拟)已知正四面体形分子E和直线形分子G反应，生成四面体形分子L和直线形分子M。(组成E分子的元素的原子序数都小于10，组成G分子的元素为第三周期的元素。)如下图，则下列判断中正确的是(　　)‎ A．常温常压下，L是一种液态有机物 B．E是一种含有非极性键的分子 C．干燥的G能漂白有色物质 D．上述反应的类型是取代反应 解析：正四面体形分子E，组成E分子的元素的原子序数都小于10，E由两种元素组成，灰色球只形成一个共价键，所以是H元素，黑色球表示C元素，所以E是甲烷；直线形分子G，组成G分子的元素为第三周期的元素，且G是双原子分子，所以G是Cl元素，该反应是甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，即L是一氯甲烷，M是氯化氢。A.常温常压下，一氯甲烷是气体，不溶于水，故A错误；B.氯化氢中只含共价键，属于共价化合物，故B错误；C.氯气没有漂白性，但次氯酸有漂白性，故C错误；D.甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，故D正确。‎ 答案：D ‎7．在下列条件下能发生化学反应的是(　　)‎ A．将甲烷通入氯水中 B．甲烷跟氧气混合并点燃 C．将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中 D．将甲烷与氯气混合后放在阴暗处 解析：甲烷与氯气在光照条件下反应，不与氯水反应，在阴暗处也不反应，故A、D项不能发生化学反应；甲烷具有可燃性，故B项能发生化学反应；甲烷具有稳定性，故C项不能发生化学反应。‎ 答案：B ‎8．把1 mol CH4和一定量Cl2组成的混合气体通入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，回答下列问题：‎ ‎(1)片刻后试管中的现象为①试管内气体的颜色变浅，②试管壁上出现________，③‎ 6‎ 试管内________。‎ ‎(2)在反应结束后，试管内的产物最多有________种，空间构型呈正四面体的产物为________。‎ ‎(3)若(2)中生成的四种有机产物的物质的量相同，则反应消耗的Cl2的物质的量为________。‎ 解析：甲烷与氯气在光照下发生取代反应，消耗氯气，所以黄绿色变浅，由于产生的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都难溶于水，所以在试管内壁有油状液滴，由于反应过程中气体物质的量减少，且取代反应产生的HCl气体在水中溶解，所以试管内液面上升，而且出现白雾。(1)片刻后试管中的现象为①试管内气体的颜色变浅，②试管壁上出现油状液滴，③试管内出现白雾、液面上升。(2)由于取代反应是逐步进行的，而且每步反应的产物都可能存在，所以最多有5种产物；其中空间构型呈正四面体的产物为CCl4。(3)甲烷的物质的量是1 mol，若(2)中生成的四种有机产物的物质的量相同，则反应消耗的Cl2的物质的量为(0.25×1＋0.25×2＋0.25×3＋0.25×4)mol＝2.5 mol。‎ 答案：(1)油状液滴　出现白雾、液面上升 ‎ (2)5　CCl4　(3)2.5 mol 能力提升 ‎9．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：CH4与O2反应需点燃；H2与Cl2反应可光照，也可点燃；CH4与Cl2光照发生取代反应；2HClO2HCl＋O2↑。‎ 答案：C ‎10．(2019年广东模拟)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：A项，甲烷是可燃性气体，点燃前必须先验纯，A错误；B项，甲烷燃烧放热，是很好的气体燃料，B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，C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，D正确。‎ 答案：A ‎11．在集气瓶中使甲烷与氧气混合，点燃，进行爆炸性实验，下列甲烷与氧气的体积比(同温、同压)中爆炸声最大的是 (　　)‎ A．1∶1 B．1∶2‎ C．1∶3 D．3∶1‎ 解析：爆炸声最大的必要条件之一，气体恰好完全反应，使单位体积的气体反应放出的热量最多。甲烷与氧气在点燃的条件下发生完全反应的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O，符合此反应中CH4和O2的物质的量之比即可，故选B。‎ 答案：B ‎12．下列反应属于取代反应的是(　　)‎ 6‎ A．CH4C＋2H2‎ B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2‎ C．CH4＋2O2CO2＋2H2O D．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl 解析：A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。‎ 答案：D ‎13．将标准状况下11.2 L甲烷和22.4 L氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为(　　)‎ A．11.2 L B．22.4 L C．33.6 L D．44.8 L 解析：CH4＋2O2CO2＋2H2O，因11.2 L甲烷与22.4 L氧气恰好完全反应生成11.2 L的CO2气体，此时H2O不是气体，故选A。‎ 答案：A ‎14．甲烷和氢气的混合气体V L，完全燃烧需要的氧气的体积也是V L(相同状况)，则原混合气体中甲烷和氢气的体积比为(　　)‎ A．1∶1 B．1∶2‎ C．2∶1 D．3∶1‎ 解析：设混合气体中CH4为x L，氢气为y L，‎ 依据以下反应：CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎2H2＋O22H2O 则　解得：y＝V，x＝V；‎ x∶y＝V∶V＝1∶2。‎ 答案：B ‎15．如图所示，一端封闭的U形管，封闭着的一端有一段CH4和Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，其他两段为液体，已知液体与气体不反应，使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应，则中间气柱的长度的变化情况是(假设中间气柱未移出U形管的水平部分)(　　)‎ A．变长　　　　　　　　　B．变短 C．不变 　D．难以确定 6‎ 解析：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。在这四个反应中：第一个反应是反应物为气体、生成物也为气体的等体积反应，气体体积不变，后三个反应由于CH2Cl2、CHCl3和CCl4都为液体，使反应后气体体积减小，使得左边液柱高度上升，而右边液柱高度下降，使液体对中间气柱的压强减小，所以体积将变大。‎ 答案：A ‎16．(1)某气态烃在标准状况下的体积为2.8 L，其质量为2 g，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＝2.8 L÷22.4 L·mol－1＝0.125 mol，该烃的摩尔质量M＝2 g÷0.125 mol＝16 g·mol－1；1 mol该烃中，含氢原子的物质的量为n(H)＝16 g×25%÷1 g·mol－1＝4 mol；1 mol含碳原子的物质的量为n(C)＝16 g×(1－25%)÷12 g·mol－1＝1 mol，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) ‎17．如下图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是________________。‎ ‎(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是________________。‎ ‎(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X可能是(可以不填满)‎ 6‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ ‎　　解析：(1)有水生成而没有二氧化碳，确定气体为氢气。(2)生成二氧化碳而没有水，判断气体为CO。(3)当两个洗气瓶的质量均增加，则同时生成水和二氧化碳，判断可能的情况为：CH4、CH4和H2、CH4和CO、H2和CO、CH4、H2和CO。‎ 答案：(1)H2　(2)CO ‎(3)‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ CH4‎ CH4和H2‎ CH4和CO H2和CO CH4、H2和CO 探究拓展 ‎18．(2019年海南模拟)如下图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲中注入10 mL CH4，同温同压下乙中注入50 mL Cl2，将乙中气体推入甲中，用漫散光照射一段时间，气体在甲中反应。‎ ‎(1)下列是某同学预测的实验现象：‎ ‎①气体最终变为红色；②实验过程中，甲中活塞向内移动；③甲中内壁有油珠；④产生火花。‎ 其中正确的是________。‎ ‎(2)甲管中发生反应的反应类型为________。‎ ‎(3)反应后，甲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溶液，又观察到________________。‎ 解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。‎ ‎(1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为5∶1>4∶1，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。反应过程中不会产生火花；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，甲中活塞向内移动。‎ ‎(2)甲烷和氯气发生的是取代反应。‎ ‎(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溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。‎ 答案：(1)②③　(2)取代反应　(3)B ‎(4)液体分为两层，产生白色沉淀　溶液先变红后褪色 6‎ 7‎