（学习方略）高中化学 3.1.1天然气的利用　甲烷课时提升卷 苏教版必修2.doc

课时提升卷(十二)‎ 天然气的利用　甲烷 一、选择题(本题包括6小题，每小题5分，共30分)‎ ‎1.(2013·柳州高一检测)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 ‎2.下图中的小球代表碳原子，棍代表碳碳单键，每个碳原子的剩余价键全部跟氢原子结合，则两分子的关系为(　　)‎ A.同系物 B.同分异构体 C.同位素 D.同素异形体 ‎3.(双选)下列反应属于取代反应的是(　　)‎ A.Zn+CuSO4====Cu+ZnSO4‎ B.NaCl+AgNO3====AgCl↓+NaNO3‎ C.CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl D.CH2Cl2+Cl2HCl+CHCl3‎ ‎4.下列说法中正确的一组是(　　)‎ A.H2和D2互为同位素 B.和互为同分异构体 C.正丁烷和异丁烷是同系物 D.和是同一种物质 - 5 -‎ ‎5.(2013·连云港高一检测)甲烷是天然气的主要成分，是一种高效、低耗、污染小的清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是(　　)‎ A.甲烷燃烧，火焰明亮，冒黑烟 B.物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时，生成物只有CH3Cl和HCl C.0.5 mol甲烷完全燃烧时消耗氧气最多为1 mol D.甲烷分子中的所有原子均满足最外层8电子结构 ‎6.(能力挑战题)若1 mol某气态烃CxHy完全燃烧，需用5 mol O2，则(　　)‎ A.x=2，y=2 B.x=2，y=4‎ C.x=3，y=6 D.x=3，y=8‎ 二、非选择题(本题包括2小题，共20分)‎ ‎7.(10分)北京奥运会“祥云”火炬使用的燃料为丙烷，悉尼奥运会火炬所用燃料为65%丁烷(C4H10)和35%丙烷。‎ ‎(1)丙烷和丁烷的关系是　 。‎ ‎(2)丙烷分子中三个碳原子　　　　(填“可能”或“不可能”)在一条直线上。‎ ‎(3)丙烷和一定量的氯气在光照条件下发生取代反应可以生成两种一氯取代物，其结构简式分别是  和　　　　 。‎ ‎(4)1 mol丁烷完全燃烧需　　 　　mol氧气。‎ ‎8.(10分)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。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：‎ 根据要求填空：‎ ‎(1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③　　　 　。‎ ‎(2)设V(Cl2)/V(CH4)=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应　　　　。‎ ‎(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是　 。‎ ‎(4)E装置的作用是　　 　　。(填编号)‎ a.收集气体 b.吸收氯气 c.防止倒吸 d.吸收氯化氢 - 5 -‎ ‎(5)在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式　 。‎ ‎(6)E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为 ‎　 。‎ 该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为　　　　。(填编号)‎ A.CH4 B.CH3Cl C.CH2Cl2 D.CHCl3 E.CCl4‎ 答案解析 ‎1.【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.【解析】选B。由图示可知二者的分子式均为C4H10，但结构不同，故互为同分异构体。而同系物的分子式必然不同，同位素的研究对象是核素，同素异形体的研究对象为单质。‎ ‎3.【解析】选C、D。取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。C项中，CH3CH3分子中的一个氢原子被一个氯原子所替代，正确；D项中，CH2Cl2中的一个氢原子被一个氯原子所替代，正确；A、B项是无机反应，分别属于置换反应和复分解反应。‎ ‎【技法小结】取代反应的判断方法 取代反应的实质是参加反应的两种物质都断裂分子中的一个化学键，一分为二，然后两两交换重新组合成两种新物质。反应特点可概括为八个字“上一下一，取而代之”。‎ ‎4.【解析】选D。质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子才能互为同位素，而H2和D2为同一种元素的不同原子构成的单质，不是同位素关系，A错；由甲烷的空间结构可推测两者应为同一种物质，B错；正丁烷与异丁烷的分子式相同而结构不同，属于同分异构体，C错。‎ ‎【互动探究】(1)1 mol D选项物质完全燃烧需消耗氧气的物质的量是多少？‎ 提示：根据配平的化学方程式：C5H12+8O25CO2+6H2O，可得1 mol戊烷完全燃烧需8 mol氧气。‎ ‎(2)1 mol C选项物质的一氯代物有几种同分异构体？‎ - 5 -‎ 提示：丁烷有正丁烷(CH3—CH2—CH2—CH3)和异丁烷()两种同分异构体，它们的分子中都含有2种不同化学环境的氢原子，各有2种一氯代物，共4种同分异构体。‎ ‎5.【解析】选C。甲烷中的含碳量不高，燃烧时火焰明亮，不冒黑烟，故A错误；物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时，所得产物是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳以及氯化氢的混合物，故B错误；1 mol烷烃CxHy燃烧耗氧量为x+，可以确定0.5 mol甲烷完全燃烧时消耗氧气最多为1 mol，故C正确；甲烷分子中含有氢原子，达到2个电子稳定结构，碳原子达到了8个电子稳定结构，故D错误。‎ ‎6.【解析】选D。依据CxHy+(x+)O2xCO2+H2O可推知，有x+=5，将A、B、C、D四选项数值代入，仅当x=3，y=8时符合该方程式，所以D项正确。‎ ‎【技法小结】烃(CxHy)完全燃烧耗氧量规律 ‎(1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，的值越大，氢元素的质量分数越大，耗氧量越多，生成的水越多，产生的CO2越少。‎ ‎(2)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，(x+)的值越大，耗氧量越多。其中x值越大，产生的CO2越多；y值越大，生成的水越多。‎ ‎7.【解析】(1)丙烷的分子式为C3H8，和丁烷结构相似，组成上相差1个CH2，互为同系物；(2)烷烃分子中四个共价单键的空间构型为四面体型，所以烷烃分子中的碳原子不可能都在一条直线上，而是锯齿形的；‎ ‎(3)CH3CH2CH3分子中有两种不同化学环境的氢原子，所得的一氯取代物有如下两种：CH3CH2CH2Cl和(CH3)2CHCl；(4)根据配平的化学方程式：‎2C4H10+13O28CO2+10H2O，可得1 mol丁烷完全燃烧需6.5 mol氧气。‎ 答案：(1)同系物　(2)不可能 ‎(3)CH3CH2CH2Cl　(CH3)2CHCl　(4)6.5‎ ‎8.【解析】本题将无机化学中实验室制氯气和有机化学中的甲烷与氯气的取代反应结合起来，考查了相关的实验内容，具有很强的综合性。(1)B装置有3个作用：‎ ‎①干燥气体，②使两气体充分混合，③观察气泡以调节Cl2、CH4的气流速度，达到控制气流速度的目的。‎ ‎(2)要获得最多的氯化氢，则必须保证CH4中的氢全部被取代，1 mol CH4中的氢如果全部被取代，则需要4 mol Cl2，所以V(Cl2)/V(CH4)=x≥4。(3)在C装置内发生甲烷与氯气的取代反应，逸出的气体中含CH4、CH3Cl、Cl2和HCl，欲得到比较纯净的盐酸，必须将其中的Cl2除去，可以选用KI，其反应的化学方程式为Cl2+2KI====2KCl+I2。(4)E装置的作用是吸收氯化氢，当氯化氢气体被吸收时，液体上升到干燥管中，由于干燥管突起的部位的容积较大，导致烧杯中液面明显下降，使干燥管口脱离液面，干燥管中的液体又流回烧杯内，所以又可以防止倒吸。(5)甲烷与氯气反应产生黑色小颗粒最可能是Cl2置换出CH4中的碳，反应的化学方程式为CH4+2Cl‎2‎C+4HCl。(6)由于CH2Cl2、CHCl3和CCl4都是不溶于水的油状液体，在水中会出现分层现象，所以可以采用分液的办法分离出盐酸；尾气中含有CH4和CH3Cl不能被水吸收，所以应该添加一套尾气处理装置，将对环境有害的CH3Cl除去。‎ - 5 -‎ 答案：(1)干燥混合气体　(2)大于或等于4‎ ‎(3)吸收过量的氯气　(4)c、d ‎(5)CH4+2Cl‎2‎C+4HCl　(6)分液　A、B - 5 -‎