《2018-2019版高中化學(xué) 第3章 重要的有機(jī)化合物 第1節(jié) 認(rèn)識有機(jī)化合物 第1課時 甲烷的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)學(xué)案 魯科版必修2.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中化學(xué) 第3章 重要的有機(jī)化合物 第1節(jié) 認(rèn)識有機(jī)化合物 第1課時 甲烷的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)學(xué)案 魯科版必修2.doc（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第1課時　甲烷的性質(zhì)與結(jié)構(gòu) 一、甲烷的存在、用途及結(jié)構(gòu) 1．有機(jī)化合物 (1)定義：有機(jī)化合物是指絕大多數(shù)含碳的化合物，但含碳的化合物不一定是有機(jī)化合物。 (2)性質(zhì)：多數(shù)有機(jī)物具有較低的熔、沸點(diǎn)，難溶于水，可以燃燒。 2．甲烷的存在與用途 (1)甲烷的存在 甲烷是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。我國的天然氣主要分布在中西部地區(qū)及海底。 (2)甲烷的主要用途 以甲烷為主要成分的天然氣和沼氣都是理想的清潔能源。甲烷還可用做化工原料。 3．甲烷的組成與結(jié)構(gòu) 分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 分子模型 球棍模型 填充模型 CH4 甲烷分子空間構(gòu)型為正四面體形，碳原子位于中心，4個氫原子位于頂點(diǎn)，4個C—H鍵的長度和強(qiáng)度相等，夾角相等。 例1　下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，其中更能反映其真實(shí)存在狀況的是(　　) 答案　D 解析　在這幾種形式中，分子結(jié)構(gòu)示意圖、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空間構(gòu)型，但填充模型更能形象的表達(dá)出H、C的位置及所占比例；電子式只反映原子的最外層電子的成鍵情況。 例2　下圖是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型圖，下列說法正確的是(　　) A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu) B．CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu) C．CH4和CCl4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵 D．CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同，性質(zhì)也相同 考點(diǎn)　甲烷的組成和結(jié)構(gòu) 題點(diǎn)　甲烷分子結(jié)構(gòu)的拓展 答案　B 解析　CCl4的分子結(jié)構(gòu)同CH4相似，為正四面體結(jié)構(gòu)，CH3Cl中的C—H和C—Cl鍵不同，不是正四面體結(jié)構(gòu)，而是四面體結(jié)構(gòu)。 思維啟迪 一個碳原子以4個單鍵與其他原子相結(jié)合時： (1)如果這4個原子相同，則分別在四面體的頂點(diǎn)上，構(gòu)成正四面體。 (2)如果這4個原子不相同，則分別在四面體的頂點(diǎn)上，但不是正四面體。 (3)無論這4個原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3個原子共面。 二、甲烷的性質(zhì) 1．甲烷的物理性質(zhì) 甲烷是無色無味、極難溶于水、密度比空氣小的氣體。 2．甲烷的化學(xué)性質(zhì) (1)具有穩(wěn)定性 通常情況下，甲烷性質(zhì)比較穩(wěn)定，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿不反應(yīng)，與高錳酸鉀溶液等強(qiáng)氧化劑也不反應(yīng)。 (2)氧化反應(yīng)——可燃性 將甲烷在空氣中點(diǎn)燃，觀察燃燒現(xiàn)象并檢驗(yàn)燃燒產(chǎn)物： 燃燒現(xiàn)象 檢驗(yàn)產(chǎn)物 方法 現(xiàn)象 結(jié)論 淡藍(lán)色 火焰 在火焰上方罩一個干燥的燒杯 燒杯內(nèi)壁有液珠產(chǎn)生 生成了水 在火焰上方罩一個涂有澄清石灰水的燒杯 燒杯內(nèi)壁變渾濁 生成了二氧化碳 甲烷燃燒的化學(xué)方程式為CH4＋2O2CO2＋2H2O。 (3)取代反應(yīng) ①實(shí)驗(yàn)探究甲烷與氯氣的反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 A裝置：a.試管內(nèi)氣體黃綠色逐漸變淺， b.試管內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)， c.試管中有少量白霧生成， d.試管內(nèi)液面上升， e.水槽中有固體析出； B裝置：無明顯現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 甲烷與氯氣在光照時才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 連續(xù)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl； CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl； CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。 ②取代反應(yīng)的概念 有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)替代的反應(yīng)。 甲烷取代反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律 反應(yīng)條件 甲烷與氯氣無光照時，不發(fā)生反應(yīng)；強(qiáng)光照射時會發(fā)生爆炸 反應(yīng)物 甲烷與鹵素單質(zhì)反應(yīng)，且鹵素單質(zhì)通常為氣態(tài)。如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，但可以與氯氣、溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng) 生成物 與氯氣反應(yīng)產(chǎn)物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機(jī)物與HCl形成的混合物，很難出現(xiàn)有機(jī)產(chǎn)物全部是某一種產(chǎn)物的現(xiàn)象，生成物中HCl的物質(zhì)的量最大 物質(zhì)的量關(guān)系 每1 mol 氫原子被取代，消耗1 mol 氯氣分子，同時生成1 mol HCl分子 例3　下列敘述中錯誤的是(　　) A．點(diǎn)燃甲烷不一定會爆炸 B．甲烷燃燒放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料 C．煤礦的礦井要注意通風(fēng)并嚴(yán)禁煙火，以防爆炸事故的發(fā)生 D．點(diǎn)燃甲烷前不必進(jìn)行驗(yàn)純 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的燃燒與爆炸 答案　D 解析　甲烷與氧氣混合達(dá)到一定比例范圍時，點(diǎn)燃會發(fā)生爆炸，因此，甲烷點(diǎn)燃前要進(jìn)行驗(yàn)純。 特別提醒 點(diǎn)燃甲烷前必須檢驗(yàn)純度?？諝庵械募淄楹吭?.9%～16%(體積)范圍內(nèi)時，遇火花將發(fā)生爆炸。 例4　(2017聊城高一檢測)下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)的敘述正確的是(　　) A．甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比1∶1混合時發(fā)生取代反應(yīng)只生成CH3Cl B．甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物中CH3Cl最多 C．甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物為混合物 D．1 mol甲烷生成CCl4，最多消耗2 mol氯氣 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷取代反應(yīng)的原理 答案　C 解析　甲烷與氯氣一旦反應(yīng)，不會停止在某一步，四種有機(jī)產(chǎn)物都會產(chǎn)生，得不到純凈的CH3Cl，A錯誤，C正確；甲烷與氯氣的取代反應(yīng)每取代1 mol H原子，消耗1 mol氯氣，生成1 mol HCl，故產(chǎn)生的HCl最多，B錯誤；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯氣，D項(xiàng)錯誤。 特別提示 (1)無論甲烷和氯氣的比例如何，發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。 (2)甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物中，CH3Cl為氣體，CH2Cl2、CHCl3和CCl4為液體。 例5　下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是(　　) A．CH4C＋2H2 B．2HI＋Cl2===2HCl＋I(xiàn)2 C．CH4＋2O2CO2＋2H2O D．C2H6＋Cl2C2H5Cl＋HCl 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　取代反應(yīng)類型判斷 答案　D 解析　取代反應(yīng)是指有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。選項(xiàng)A中的反應(yīng)為分解反應(yīng)；選項(xiàng)B中的反應(yīng)為置換反應(yīng)，不屬于有機(jī)反應(yīng)類型；選項(xiàng)C中的反應(yīng)為甲烷的氧化反應(yīng)。 思維啟迪 無機(jī)反應(yīng)中的置換反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)。 抓住取代反應(yīng)“有上有下”的特點(diǎn)，看有機(jī)物中的原子或原子團(tuán)是否被其他原子或原子團(tuán)替換，若是，則為取代反應(yīng)。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) (1)某有機(jī)物完全燃燒只生成CO2和H2O，說明該有機(jī)物屬于烴(　　) (2)甲烷與Cl2的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)(　　) (3)甲烷通入酸性KMnO4溶液中可使其退色(　　) (4)甲烷與氯水、溴水能發(fā)生取代反應(yīng)(　　) (5)沼氣就是純凈的甲烷氣體(　　) (6)16 g CH4分子中含有4NA個C—H鍵(　　) (7)天然氣屬于不可再生能源(　　) (8)通過燃燒法觀察火焰顏色可鑒別CH4和CO(　　) (9)甲烷不能使酸性KMnO4溶液退色，故甲烷不能發(fā)生氧化反應(yīng)(　　) (10)甲烷的一氯代物只有一種結(jié)構(gòu)證明甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)而非平面正方形結(jié)構(gòu)(　　) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)　(5)　(6)√　(7)√　(8)　(9)　(10) 2．為驗(yàn)證甲烷分子中含有碳、氫兩種元素，可將其燃燒產(chǎn)物通過①濃硫酸?、诔吻迨宜、蹮o水硫酸銅。正確的順序是(　　) A．①②③ B．②③ C．②③① D．③② 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒產(chǎn)物的檢驗(yàn) 答案　D 解析　要證明CH4中含有碳、氫兩種元素，可通過證明CO2和H2O的存在來證明，可選擇②和③；但應(yīng)注意檢驗(yàn)的先后順序，即先證明水后證明CO2。 3．(2017成都月考)若甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比1∶3混合，在光照下得到的有機(jī)產(chǎn)物可能是①CH3Cl　②CH2Cl2?、跜HCl3　④CCl4，其中正確的是(　　) A．只有① B．只有② C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷取代反應(yīng)的原理 答案　D 解析　甲烷與氯氣在光照的條件下，發(fā)生取代反應(yīng)時總共有五種產(chǎn)物，①CH3Cl，②CH2Cl2，③CHCl3，④CCl4和HCl，因此答案選D。 4．如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2發(fā)生取代反應(yīng)并生成等物質(zhì)的量的四種氯代物，則需要消耗氯氣(　　) A．0.5 mol B．1 mol C．1.5 mol D．1.25 mol 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷取代反應(yīng)的原理 答案　D 解析　利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是從CH4中來的，故這四種氯代物共0.5 mol，每種氯代物均為0.125 mol，含氯原子的物質(zhì)的量為0.125 mol1＋0.125 mol2＋0.125 mol3＋0.125 mol4＝1.25 mol。而從甲烷分子中每取代1 mol氫原子，就消耗1 mol Cl2。因此消耗的Cl2的物質(zhì)的量也為1.25 mol。 5．按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燒瓶內(nèi)盛有等體積的CH4和Cl2，光照一段時間后，下列說法正確的是(　　) A．只能生成CH3Cl一種有機(jī)物和HCl B．燒瓶內(nèi)液面不可能上升 C．燒杯內(nèi)的液體會分層 D．向水中加入紫色石蕊溶液后無變化 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 答案　C 解析　甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫，A項(xiàng)錯誤；生成物中的氯化氫易溶于水，使燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，在外界大氣壓作用下，燒瓶內(nèi)液面上升，B項(xiàng)錯誤；生成物中一氯甲烷為氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均為液體，它們都不溶于水，所以燒杯中液體會分層，C項(xiàng)正確；生成物中含有氯化氫，氯化氫溶于水電離生成氫離子，使溶液顯酸性，可使紫色石蕊溶液變紅，D項(xiàng)錯誤。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　甲烷的結(jié)構(gòu)、存在與用途 1．(2017四川資陽高一期末)下列關(guān)于甲烷分子結(jié)構(gòu)的說法正確的是(　　) A．甲烷分子的電子式為，分子中各原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) B．甲烷分子中的化學(xué)鍵全部為非極性鍵 C．CH4分子比SiH4分子穩(wěn)定，說明碳元素的非金屬性比硅元素的非金屬性強(qiáng) D．CH3Cl的四個價鍵的鍵長和強(qiáng)度相同，夾角相等 考點(diǎn)　甲烷的組成和結(jié)構(gòu) 題點(diǎn)　甲烷的分子結(jié)構(gòu) 答案　C 解析　甲烷分子中H原子最外層只有2個電子，不是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，A項(xiàng)錯誤；甲烷分子中的化學(xué)鍵均為極性鍵，B項(xiàng)錯誤；元素的非金屬性越強(qiáng)，其簡單氫化物越穩(wěn)定，反之也成立，C項(xiàng)正確；一氯甲烷中C—Cl鍵與C—H鍵的鍵長和強(qiáng)度不同，故四個鍵的鍵角也不完全相等，D項(xiàng)錯誤。 2．(2017寧波八校模擬)能夠證明甲烷分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體的事實(shí)是(　　) A．甲烷的四個碳?xì)滏I的強(qiáng)度相等 B．甲烷的四個碳?xì)滏I的鍵長相等 C．甲烷的一氯代物只有一種 D．甲烷的二氯代物只有一種 考點(diǎn)　甲烷的組成和結(jié)構(gòu) 題點(diǎn)　甲烷的分子結(jié)構(gòu) 答案　D 解析　甲烷的結(jié)構(gòu)式為，其分子的空間構(gòu)型可能有兩種：①平面正方形結(jié)構(gòu)，②空間正四面體結(jié)構(gòu)。A、B、C項(xiàng)成立并不能證明甲烷分子空間構(gòu)型是①還是②。若是構(gòu)型①，則二氯甲烷有兩種結(jié)構(gòu)：和；若是構(gòu)型②，則二氯甲烷只有一種結(jié)構(gòu)，故選D。 3．(2017濟(jì)南高一檢測)在我國的南海、東海海底已發(fā)現(xiàn)天然氣(含甲烷等)的水合物，它易燃燒，外形似冰，被稱為“可燃冰”?！翱扇急钡拈_采，有助于解決人類面臨的能源危機(jī)。下列說法正確的是(　　) ①甲烷屬于烴類?、谠谙嗤瑮l件下甲烷的密度大于空氣 ③甲烷難溶于水　④可燃冰是一種極具潛力的能源 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 考點(diǎn)　甲烷的存在、物理性質(zhì)與用途 題點(diǎn)　甲烷的存在、物理性質(zhì)與用途 答案　C 解析　甲烷是最簡單的烴，難溶于水，因其相對分子質(zhì)量為16，故相同條件下密度小于空氣，甲烷燃燒放出較多的熱量且產(chǎn)物為CO2和H2O，所以可燃冰是一種極具潛力的能源，因此C項(xiàng)正確。 題組二　甲烷的燃燒及相關(guān)計算 4．鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣等三種無色氣體的方法是(　　) A．通入溴水―→通入澄清石灰水 B．點(diǎn)燃―→罩上涂有澄清石灰水的燒杯 C．點(diǎn)燃―→罩上干冷燒杯―→罩上涂有澄清石灰水的燒杯 D．點(diǎn)燃―→罩上涂有澄清石灰水的燒杯―→通入溴水 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒產(chǎn)物的判斷 答案　C 解析　點(diǎn)燃，用干燥的燒杯可以檢驗(yàn)出是否生成水，從而確定原氣體是否含有氫元素；用涂有澄清石灰水的燒杯可檢驗(yàn)出是否生成CO2，從而確定原氣體中是否含有碳元素。 5．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L甲烷和22.4 L氧氣混合后點(diǎn)燃，恢復(fù)到原狀況時，氣體的體積共(　　) A．11.2 L B．22.4 L C．33.6 L D．44.8 L 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒的計算 答案　A 解析　甲烷燃燒的化學(xué)方程式為CH4＋2O2CO2＋2H2O，當(dāng)溫度超過100 ℃時(即水為氣態(tài))，反應(yīng)前后氣體體積不變。而在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，水是液態(tài)，11.2 L甲烷與22.4 L 氧氣恰好完全反應(yīng)，最后只剩下二氧化碳，其體積為11.2 L。 6．(2017內(nèi)蒙古包頭九原區(qū)校級期中考試)一定質(zhì)量的甲烷燃燒后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體質(zhì)量為49.6 g，當(dāng)其緩慢經(jīng)過無水CaCl2時，CaCl2增重25.2 g，原混合氣體中CO2的質(zhì)量為(　　) A．12.5 g B．13.2 g C．19.7 g D．24.4 g 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒的計算 答案　B 解析　 題組三　甲烷的取代反應(yīng) 7．在常溫下，把一個盛有一定量甲烷和氯氣混合氣體的密閉玻璃容器放在光亮的地方，兩種氣體發(fā)生反應(yīng)，下列敘述中正確的是(　　) A．反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量最多的是CH3Cl B．如果氯氣過量，則最終產(chǎn)物只有一種 C．反應(yīng)前后容器內(nèi)壓強(qiáng)不變 D．發(fā)生的反應(yīng)都屬于取代反應(yīng) 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)原理 答案　D 8．(2017四川宜賓期末考試)取一支硬質(zhì)大試管，通過排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣(如圖)，下列對于試管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)及現(xiàn)象的說法正確的是(　　) A．反應(yīng)過程中試管內(nèi)黃綠色逐漸消失，試管壁上有油珠產(chǎn)生 B．甲烷和Cl2反應(yīng)后的產(chǎn)物有4種 C．盛放飽和食鹽水的水槽底部不會有晶體析出 D．CH4和Cl2完全反應(yīng)后液面上升，液體充滿試管 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 答案　A 解析　Cl2被消耗后，黃綠色消失，生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均為油狀液體，所以試管壁上有油珠產(chǎn)生，A項(xiàng)正確；CH4與Cl2反應(yīng)生成4種有機(jī)物和1種無機(jī)物，共有5種產(chǎn)物，B項(xiàng)錯誤；CH4與Cl2反應(yīng)后最多的產(chǎn)物是HCl，HCl溶于飽和食鹽水會有NaCl晶體析出，C項(xiàng)錯誤；取代產(chǎn)物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油狀液體，而CH3Cl是氣體，不溶于飽和食鹽水，故液體不會充滿試管，D項(xiàng)錯誤。 9．已知正四面體形分子E和單質(zhì)分子G反應(yīng)，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(shù)小于10，組成G分子的元素為第3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(tài)有機(jī)物 B．E是一種含有10個電子的分子 C．上述反應(yīng)的類型是置換反應(yīng) D．上述4種物質(zhì)中有3種為共價化合物 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　取代反應(yīng)類型的判斷 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(shù)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3周期的元素，且G是雙原子分子，所以G是Cl2，該反應(yīng)是甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)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、一氯甲烷均是氣體，A項(xiàng)正確；E是甲烷分子，含有10個電子，B項(xiàng)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(yīng)，生成物中沒有單質(zhì)，不是置換反應(yīng)，C項(xiàng)錯誤；四種物質(zhì)中甲烷、一氯甲烷和HCl屬于共價化合物，所以4種物質(zhì)中有3種為共價化合物，D項(xiàng)正確。 10．在光照條件下，CH4與Cl2能發(fā)生取代反應(yīng)。使1 mol CH4與Cl2反應(yīng)，待反應(yīng)完全后測得四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為(　　) A．1.0 mol B．2.0 mol C．3.0 mol D．4.0 mol 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)原理 答案　C 解析　在光照條件下，CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時，生成1 mol CH3Cl消耗1 mol氯氣，生成1 mol CH2Cl2消耗2 mol氯氣，生成1 mol CHCl3消耗3 mol氯氣，生成1 mol CCl4消耗4 mol氯氣。四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，根據(jù)碳原子守恒可知，生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分別是0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，消耗的Cl2的物質(zhì)的量為0.1 mol＋20.2 mol＋30.3 mol＋40.4 mol＝3.0 mol。 題組四　甲烷性質(zhì)的綜合 11．(2017哈爾濱高一下期中)下列關(guān)于甲烷的說法正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)室可用向上排空氣法收集甲烷 B．甲烷點(diǎn)燃之前需要驗(yàn)純 C．甲烷可以與溴水發(fā)生取代反應(yīng) D．甲烷在空氣中燃燒只能生成CO2和H2O 考點(diǎn)　甲烷的化學(xué)性質(zhì) 題點(diǎn)　甲烷化學(xué)性質(zhì)綜合 答案　B 解析　甲烷的密度小于空氣，實(shí)驗(yàn)室可用向下排空氣法收集甲烷，A項(xiàng)錯誤；甲烷是可燃性氣體，點(diǎn)燃之前需要驗(yàn)純，B項(xiàng)正確；甲烷與溴水不發(fā)生取代反應(yīng)，與溴蒸氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，C錯誤；若甲烷在空氣中燃燒不完全，可能生成CO和H2O，D項(xiàng)錯誤。 12．(2017合肥高一檢測)天然氣的主要成分為甲烷。下列關(guān)于甲烷的敘述中，錯誤的是(　　) A．通常情況下，甲烷跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑不反應(yīng) B．甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不能被任何氧化劑氧化 C．甲烷跟氯氣反應(yīng)無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代反應(yīng) D．光照條件下甲烷與Cl2反應(yīng)的四種有機(jī)產(chǎn)物都難溶于水 考點(diǎn)　甲烷的化學(xué)性質(zhì) 題點(diǎn)　甲烷化學(xué)性質(zhì)的綜合 答案　B 解析　CH4的性質(zhì)比較穩(wěn)定，通常情況下，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，但不是不能被任何氧化劑氧化(如能燃燒)，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；CH4在光照條件下與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，生成4種有機(jī)產(chǎn)物，它們是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，且均難溶于水，故C、D項(xiàng)均正確。 [綜合強(qiáng)化] 13．(2017南昌三校聯(lián)考)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，假定氯氣在水中的溶解度可以忽略。將封閉有甲烷和氯氣混合氣體的裝置放置在有光亮的地方，讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時間。 (1)假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，請寫出化學(xué)方程式：________________。 (2)若題目中甲烷與氯氣體積之比為1∶1，則得到的產(chǎn)物為________(填字母，下同)。 A．CH3Cl　HCl B．CCl4　HCl C．CH3Cl　CH2Cl2 D．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4　HCl (3)經(jīng)過幾個小時的反應(yīng)后，U形管右端的水面變化是________。 A．升高 B．降低 C．不變 D．無法確定 (4)若水中含有Na2SiO3，則在U形管左端會觀察到的現(xiàn)象是____________________________。 (5)右端玻璃管的作用是__________________________________________________________。 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 答案　(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl　(2)D　(3)B　(4)有白色膠狀沉淀生成　(5)平衡氣壓 解析　(1)因Cl2足量，若充分反應(yīng)且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，則CH4中的四個H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl：CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。 (2)甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，是四步反應(yīng)同時發(fā)生，故得到四種氯代產(chǎn)物和HCl。 (3)甲烷和氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成油狀液滴，U形管左側(cè)生成的氯化氫氣體易溶于水。壓強(qiáng)減小，U形管右端液面下降，左端液面上升。 (4)因左側(cè)生成的HCl溶于水后發(fā)生反應(yīng)：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以觀察到有白色膠狀沉淀生成。 (5)為了平衡氣壓，在U形管右側(cè)插入一支玻璃管。 14．(2017錦州高一檢測)燃燒法是測定有機(jī)化合物分子式的一種重要方法。以下是通過燃燒法推斷物質(zhì)組成的過程，請回答下列問題： (1)某物質(zhì)A在氧氣中完全燃燒只生成二氧化碳和水。則說明________(填字母)。 A．A一定含有C、H兩種元素，肯定不含氧元素 B．A一定含有C、H兩種元素，可能含有氧元素 C．A一定含有C、H、O三種元素 (2)甲烷在空氣中完全燃燒的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 若2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)甲烷完全燃燒后，將生成的氣體通過足量堿石灰，那么堿石灰增重的質(zhì)量是________ g。 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒的綜合 答案　(1)B (2)CH4＋2O2CO2＋2H2O　8 解析　(1)A在氧氣中完全燃燒只生成二氧化碳和水，說明A一定含有C、H兩種元素，由于氧氣參與反應(yīng)，故無法確定是否含有氧元素。 (2)由甲烷完全燃燒的化學(xué)方程式CH4＋2O2CO2＋2H2O知，2.24 L(0.1 mol)甲烷完全燃燒生成0.1 mol CO2和0.2 mol H2O，通過堿石灰被完全吸收，堿石灰增重為0.1 mol44 gmol－1＋0.2 mol18 gmol－1＝8 g。 15．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計的模擬裝置如下： 試回答下列問題： (1)請寫出C裝置中生成CH3Cl的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 有人認(rèn)為E中有氯化氫產(chǎn)生，不能證明甲烷與氯氣發(fā)生了取代反應(yīng)，你認(rèn)為他的看法________(填“正確”或“不正確”)。 (2)B裝置有三種功能：①控制氣流速率；②混勻混合氣體；③________________。 (3)一段時間后發(fā)現(xiàn)D裝置中的棉花由白色變?yōu)樗{(lán)色，則棉花上可能預(yù)先滴有________溶液。 (4)E裝置中除鹽酸外，還含有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為________(填字母)。 a．分液法 b．蒸餾法 c．結(jié)晶法 (5)將1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，充分反應(yīng)后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1 mol，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為________，生成HCl的總物質(zhì)的量為________。 考點(diǎn)　甲烷的綜合應(yīng)用 題點(diǎn)　實(shí)驗(yàn)綜合 答案　(1)CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl　正確 (2)干燥氣體　(3)淀粉KI　(4)a　(5)3 mol　3 mol 解析　(2)盛放的是濃硫酸，利用其吸水性，可做干燥劑。(3)藍(lán)色一般可能是無水硫酸銅遇水變藍(lán)，也可能是淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)，根據(jù)裝置圖，只能是淀粉遇碘變藍(lán)，因此棉花上預(yù)先滴有淀粉KI溶液，利用氯氣把碘置換出來。(4)有機(jī)物為鹵代物，不溶于水，可以采用分液的方法進(jìn)行分離，故a正確。(5)設(shè)CH3Cl為x mol，則CH2Cl2為(x＋0.1) mol，CHCl3為(x＋0.2) mol，CCl4為(x＋0.3) mol，根據(jù)碳原子守恒，x＋x＋0.1＋x＋0.2＋x＋0.3＝1，解得x＝0.1，因此消耗氯氣的物質(zhì)的量為(0.1＋0.22＋0.33＋0.44) mol＝3 mol，消耗氯氣的物質(zhì)的量等于生成HCl的物質(zhì)的量，即3 mol。