高一化(人教)必修二45分钟课后作业：3-1-1 甲烷 Word含解析[ 高考]

课后作业限时：45分钟作业满分：100分一、选择题(每小题3分，共39分，每小题有1－2个正确选项)1．下列关于甲烷的叙述正确的是()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：C2．把1 mol甲烷和4mol氯气组成的混合气体充入到大试管中将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，一段时间后，推测可能观察到的现象①黄绿色逐渐消失②试管壁上有油珠③试管内水面上升④水槽内有少量晶体析出A．只有①③B．只有①②③C．只有①③④D．①②③④解析：氯气被消耗后，黄绿色消失。

生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，又因为氯气被消耗，气体的体积减小，试管内水面上升。

生成的HCl溶于水降低了NaCl的溶解度，有NaCl析出。

答案：D3．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，则集气瓶中的气体可能是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①②B．②④C．③④D．②③解析：从题目的叙述情况看，所选气体组必须是与水作用后混合气体总体积减小的，此时应注意CH4与Cl2的取代反应生成HCl，HCl易溶于水，因此应选D。

答案：D4．1mol甲烷和Cl2发生取代反应，待反应完成后，测得四种取代物的物质的量相等，则消耗Cl2的物质的量为()A．0.5mol B．2molC．2.5mol D．4mol解析：依据CH4与Cl2的取代反应规律可知：1个Cl2分子取代1个H原子，同时生成1个HCl分子。

所以由碳原子守恒可得，产生四种取代产物均为0.25mol，生成0.25mol CH3Cl需消耗n(Cl2)＝0.25mol ，生成0.25mol CH 2Cl 2需消耗n (Cl 2)＝0.5mol ，生成0.25mol CHCl 3需消耗n (Cl 2)＝0.75mol ，生成0.25mol CCl 4需消耗n (Cl 2)＝1.0 mol ，因此总共消耗n (Cl 2)＝2.5mol 。

答案：C5．瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%～15.4%(体积分数)遇火所产生的，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为( )A ．10.5%B ．9.5%C ．8%D ．5%解析：由CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 可知瓦斯爆炸最强烈时，CH 4和O 2的体积比应为1∶2，因此CH 4与空气的体积比为1∶ ⎝ ⎛⎭⎪⎫2×10021≈1∶9.5。

那么它在空气中的体积分数为19.5＋1×100%≈9.5%，选B 。

答案：B6．在一定条件下，下列物质可与甲烷发生化学反应的是( )A ．溴水B ．氯水C ．氧气D ．高锰酸钾溶液解析：甲烷化学性质比较稳定，在常温常压下不易被氧气、高锰酸钾溶液氧化，但在点燃条件下与氧气发生反应；甲烷与Cl 2在光照条件下发生取代反应，但与溴水、氯水不反应。

答案：C7．下图是CH 4、CCl 4、CH 3Cl 的分子球棍模型图。

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和CCl4中的化学键完全相同D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同解析：CH3Cl中的C—Cl共价键和C—H共价键键能、键长及键的牢固性均不同，故CH3Cl不是正四面体结构，CH4和CCl4的性质也不相同。

答案：B8．2009年9月28日，中科院院士戴金星又宣布了一个新发现，他认为，多年来被社会流传甚广的“百慕大三角”现象，很有可能是海底储存的大量可燃冰在“捣鬼”。

根据所学知识，判断下列推理正确的是()①“可燃冰”又称天然气水合物，遇火即可燃烧②海底储存的大量可燃冰如果在压力减小、温度升高的条件下，就有可能融化成甲烷，甲烷升到海面上，会形成大量的气泡，从而产生“巨浪”。

同时，海水的密度也会降低，船只经过自然会下沉③“可燃冰”是一种有待开发的新能源，作为燃料，它不会产生温室气体A．仅有①B．仅有①②C．仅有①③D．全都正确解析：“可燃冰”燃烧会产生温室气体CO2，③不正确。

9．下列反应属于取代反应的是( )A ．CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2OB ．CH 4――→高温C ＋2H 2C ．2HI ＋Cl 2===2HCl ＋I 2D ．C 2H 6＋Cl 2―→C 2H 5Cl ＋HCl解析：A 属于燃烧反应，B 为分解反应，C 为置换反应，只有D 符合“下一上一”的特点。

答案：D10. 1molCH 4与Cl 2反应全部生成CCl 4，需Cl 2的物质的量是( )A. 4molB. 3molC. 2molD. 1mol解析：根据反应：CH 4＋4Cl 2―→CCl 4＋4HCl 可知1mol CH 4中氢原子完全被取代需Cl 2的物质的量为4mol 。

答案：A11. 在光照条件下，将体积相同的甲烷气体和Cl 2(常温、常压下)混合，得到的混合物中物质的量最多的是( )A. CH 3ClB. CH 2Cl 2C. CHCl 3D. HCl解析：Cl 2和CH 4气体的取代反应，无论按何体积比混合都将会发生各步取代反应。

它不像无机反应那样固定反应物计量数可确定生成物种类。

无机反应易于控制，有机反应则不易控制。

在某一阶段，CH 4与Cl 2的每一步取代反应中都有HCl 生成，因此得到的反应混合物中物质的量最多的是HCl 。

12. CH 4和H 2混合气体10mL ，完全燃烧后生成6mL CO 2气体(气体的体积为相同状况下测定)，则混合气体中CH 4和H 2的体积比为( )A. 2∶3B. 3∶2C. 2∶1D. 1∶2解析：CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O1 1V(CH 4) 6mLV(CH 4)＝6 mL ×11＝6mL V(H 2)＝10mL －6mL ＝4mL故V(CH 4)∶V(H 2)＝6∶4＝3∶2。

答案：B13. 一定质量的甲烷燃烧后的产物为CO 、CO 2和水蒸气，此混合气体质量为49.6g ，当其缓慢经过无水CaCl 2时，CaCl 2增重25.2 g 。

原混合气体中CO 2的质量为( )A. 12.5 gB. 13.2 gC. 19.7 gD. 24.4 g解析：经过CaCl 2被吸收的为水蒸气，即n(H 2O)＝25.2 g 18 g·mol －1＝1.4mol ，根据CH 4的组成可知，CO 和CO 2的物质的量之和为：1.4 mol ×24＝0.7mol ，设CO 2的质量为x ，则CO 的质量为49.6 g －25.2 g －x ，故有关系式：x 44 g·mol －1＋24.4 g －x 28 g·mol －1＝0.7mol ，解得：x ＝13.2 g 。

二、填空题(共61分)14．(15分)如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。

将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。

(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：______________________________________________。

(2)若题目中甲烷与氯气的体积之比为1∶1，则得到的产物为____(填字母编号)。

A．CH3Cl HClB．CCl4HClC．CH3Cl CH2Cl2D．CH3Cl CH2Cl2CHCl3CCl4HCl(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是________ (填字母编号)。

A．升高B．降低C．不变D．无法确定(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到__________ ________________________________________________________。

(5)右端玻璃管的作用是_______________________________。

解析：(1)因Cl 2足量，若充分反应，则CH 4中的四个H 原子可完全被取代，生成CCl 4和HCl ，CH 4＋4Cl 2――→光CCl 4＋4HCl 。

(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl 。

(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U 形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，U 形管右侧液面下降，左侧液面上升。

(4)因左侧生成HCl 溶于水后发生反应2HCl ＋Na 2SiO 3===H 2SiO 3↓＋2NaCl ，所以观察到有白色胶状沉淀生成。

(5)为了平衡气压，在U 形管右侧插有一个玻璃管。

答案：(1)CH 4＋4Cl 2――→光CCl 4＋4HCl (2)D (3)B(4)有白色胶状沉淀生成 (5)平衡气压15．(18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。

某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：根据设计要求回答：(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 (Cl 2)/V (CH 4)＝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________(填序号)。

A ．收集气体B ．吸收氯气C ．防止倒吸D ．吸收氯化氢(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________(填序号)。

a ．CH 4b ．CH 3Clc ．CH 2Cl 2d ．CHCl 3e ．CCl 4解析：(1)B 装置的三个作用：①控制气流速度从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。