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甲烷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
1．瓦斯气体的主要成分是甲烷。甲烷是化工生产中的重要原料,以甲烷为原料可以合成多种有机物。下列有关甲烷的叙述正确的是 ( )
A.甲烷的四个碳氢键的长度和强度相同,是平面正方形分子
B.甲烷的电子式为
C.甲烷分子的球棍模型为
D.甲烷可以与溴水发生取代反应
2．下列反应属于取代反应的是 ( )
A.CH4C+2H2
B.2HI+Cl2====2HCl+I2
C.CH4+2O2CO2+2H2O
D.CH4+Cl2CH3Cl+HCl
3．常温下把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中,光照一段时间后,发现气体的黄绿色变浅,集气瓶上有淡黄绿色液滴,此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是 ( )
A.5种 B.6种 C.4种 D.3种
4．如图是CH4、CCl4、CH3Cl
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分子的球棍模型图。下列说法正确的是 ( )
A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B.CH4、CCl4都是正四面体结构
C.CH4、CCl4中的化学键完全相同.
D.CH4、CCl4的结构相同,性质也相同
5．(双选)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,但甲烷不能使氯水褪色
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
6．甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,而不是平面正方形结构,依据是 ( )
A.CH3Cl只代表一种物质
B.CH2Cl2只代表一种物质
C. CHCl3只代表一种物质
D.CCl4是高度对称的分子
7．下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是( )
A.CH3Cl B.CCl4 C.CH2Cl2 D.CH4
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8．下列反应属于取代反应的是( )
A.C2H4＋3O22CO2＋2H2O
B.Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu
C.NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3
D.CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl
9．在常温和光照条件下，可与甲烷发生反应的是( )
A.氧气 B.氯气
C.酸性高锰酸钾溶液 D.浓硫酸
10．瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%～15%(体积分数)时遇火所产生的，发生爆炸最剧烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为( )
A.10.5% B.9.5% C.8% D.5%
11．如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲管中吸入10 mL CH4,同温同压下乙管中吸入50 mL Cl2,将乙管气体推入甲管中,将注射器用日光照射一段时间。
(1)下列是某同学预测的实验现象:
①气体最终变为无色;
②实验过程中,甲管活塞向内移动;
③甲管内壁有油珠;
④产生火花。
其中正确的是 。
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(2)甲管中发生的化学反应类型为 。
(3)反应后,甲管中剩余气体最好用下列的 吸收。
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 ,若用pH试纸测量甲管中溶液的酸碱性,可观察到pH试纸变 色。
12．把2体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛Na2SiO3溶液的水槽里，放在光亮处。片刻后发现试管中气体颜色____________，试管中的液面________，试管壁上有_________出现，水槽中还观察到___________。
13．如图,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,试推测X可能有几种组合,填写下表。(有多少种写多少种,不必填满)
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组合
①
②
③
④
⑤
⑥
X
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参考答案
1．B
【解析】甲烷分子的空间构型为正四面体结构;碳原子体积大于氢原子,C项图示中氢原子大于碳原子,不符合实际;甲烷与溴的取代反应应该是甲烷与溴蒸气在光照的条件下反应。
2．D
【解析】A属于分解反应,B属于置换反应,C属于氧化反应,D属于取代反应,要从反应实质的角度理解取代反应和置换反应的区别,一般而言置换反应是针对无机物间的反应而言的,取代反应是针对有机物间的反应而言的。
3．C
【解析】集气瓶上的淡黄色液滴是氯气溶于有机溶剂的结果，说明氯气在此反应中有剩余，甲烷和氯气的体积相等，故甲烷也有剩余。甲烷取代反应的产物中是气体的有CH3Cl、HCl,另外还有没有完全反应的甲烷和氯气。
4．B
【解析】CH4、CCl4中各自的键的长度、键的强度相等,故为正四面体结构;CH3Cl中含C—H键和C—Cl键两种不同的化学键,不是正四面体。
5．BC
【解析】甲烷分子的空间构型是正四面体,二氯甲烷(CH2Cl2
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)只有一种结构,A错误;甲烷可以与纯卤素(氯气)发生取代反应,不是氯水,B正确;矿井中存在甲烷气体,甲烷易燃易爆,因此甲烷是矿井安全的重要威胁之一,C正确;甲烷常温下性质稳定,与KMnO4溶液、酸或碱等均不反应,D错误。
6．B
【解析】无论CH4分子为平面正方形结构还是以碳原子为中心的正四面体结构,CH3Cl和CHCl3都只有一种结构即只代表一种物质,且CCl4是高度对称的分子;对于CH2Cl2,若CH4为平面正方形结构,则CH2Cl2应有和两种结构,而CH2Cl2只代表一种物质,说明CH4不是平面正方形结构,而是以碳原子为中心的正四面体结构。
7．B
【解析】略
8．D
【解析】取代反应是有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。A项C2H4的燃烧不是取代反应；B项为置换反应；C项为复分解反应；D项中Cl原子取代了CH2Cl2中的一个H原子，故属于取代反应。
9．B
【解析】常温下甲烷性质稳定，与浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液不发生反应。在常温和光照条件下，氧气不能与甲烷发生反应，但氯气能与甲烷发生取代反应。
10．B
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【解析】由CH4＋2O2CO2＋2H2O可知，瓦斯爆炸最剧烈时，CH4和O2的体积比应为1∶2，因此CH4与空气的体积比为1∶(2)≈1∶9.5，那么它在空气中的体积分数为100%≈9.5%。
11．(1)②③ (2)取代反应 (3)B
(4)液体分为两层,产生白色沉淀 红
【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,而该注射器里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。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)甲烷分子中的四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,溶液呈酸性,pH试纸变为红色。
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12．变浅，上升；黄色油珠；白色胶状沉淀。
【解析】CH4和Cl2光照生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，Cl2易溶于有机溶剂，使试管壁上有黄色油滴。因生成的HCl极易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升。HCl溶于水后，与Na2SiO3反应生成白色胶状沉淀。
13．(1)H2 (2)CO
(3)①CH4 ②CH4与H2 ③CH4与CO
④H2与CO ⑤CH4、H2和CO
【解析】本题主要考查根据洗气瓶中溶液质量的变化来确定X气体的成分。
2H2＋O22H2O,2CO＋O22CO2，
CH4＋2O2CO2＋2H2O
由浓H2SO4吸收水，石灰水吸收CO2，得：
(1)若A洗气瓶质量增加，B洗气瓶质量不变，则说明X气体燃烧只生成水，故X为H2。
(2)若A洗气瓶质量不变，B洗气瓶质量增加，则说明X气体燃烧只有CO2生成，故X为CO。
(3)若A、B两个洗气瓶质量增加，则说明X气体的燃烧产物既有H2O又有CO2，它可以是CH4或下列组合：H2、CO，H2、CH4，CO、CH4，H2、CO、CH4。
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