20192020学年人教版化学必修二同步导练课时作业13甲烷

课时作业13基础巩固1．有机化合物中一定含有的元素是()A．CB．NC．HD．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：A2．下列有机物属于烃的是()A．C3H8B．C2H5OHC．CH2Cl2D．解析：烃是指仅含有碳和氢两种元素的有机物。答案：A3．(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．①②④⑤⑨B．①④⑤⑨C．①③④⑤⑦⑧⑨D．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：B4．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．①②③B．②③④C．①③④D．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：C5．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：C6．(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：D7．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：B8．把1molCH4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1mol，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＝2.5mol。答案：(1)油状液滴出现白雾、液面上升(2)5CCl4(3)2.5mol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；2HClO=====光照2HCl＋O2↑。答案：C10．(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：A11．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∶1B．1∶2C．1∶3D．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＋2O2――→点燃CO2＋2H2O，符合此反应中CH4和O2的物质的量之比即可，故选B。答案：B12．下列反应属于取代反应的是()A．CH4――→高温C＋2H2B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2C．CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2OD．CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋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：D13．将标准状况下11.2L甲烷和22.4L氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为()A．11.2LB．22.4LC．33.6LD．44.8L解析：CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O，因11.2L甲烷与22.4L氧气恰好完全反应生成11.2L的CO2气体，此时H2O不是气体，故选A。答案：A14．甲烷和氢气的混合气体VL，完全燃烧需要的氧气的体积也是VL(相同状况)，则原混合气体中甲烷和氢气的体积比为()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．3∶1解析：设混合气体中CH4为xL，氢气为yL，依据以下反应：CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O2H2＋O2=====点燃2H2O则x＋y＝V2x＋12y＝V解得：y＝23V，x＝13V；x∶y＝13V∶23V＝1∶2。答案：B15．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．难以确定解析：CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋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：A16．(1)某气态烃在标准状况下的体积为2.8L，其质量为2g，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＝2.8L÷22.4L·mol－1＝0.125mol，该烃的摩尔质量M＝2g÷0.125mol＝16g·mol－1；1mol该烃中，含氢原子的物质的量为n(H)＝16g×25%÷1g·mol－1＝4mol；1mol含碳原子的物质的量为n(C)＝16g×(1－25%)÷12g·mol－1＝1mol，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)①②③④⑤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)①②③④⑤CH4CH4和H2CH4和COH2和COCH4、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10mLCH4，同温同压下乙中注入50mLCl2，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＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋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∶14∶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