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1．下列物质中，在一定条件下，可与甲烷发生化学反应的是()A．氯气B．溴水C．四氯化碳D．酸性KMnO4溶液答案：A2．要验证甲烷中含有碳、氢元素，可将其完全燃烧的产物依次通过()①浓硫酸②无水硫酸铜③澄清石灰水A．①②③B．②③C．②③①D．③②解析：要验证甲烷中含有碳、氢元素，可检验燃烧产物中含有水和二氧化碳，其中无水硫酸铜粉末遇水变蓝色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，故将燃烧产物依次通过无水硫酸铜和澄清石灰水即可。答案：B3．能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是()A．甲烷分子中4个C—H键的强度相同B．甲烷分子中4个C—H键的长度相同C．甲烷的一氯代物只有1种D．甲烷的二氯代物只有1种答案：D4．将1mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，则参加反应的Cl2的物质的量为()A．1.5molB．3molC．4.5molD．6mol解析：解答此题宜用原子守恒法。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是由CH4而来，故这四种取代物共1mol，设CH3Cl物质的量为x，则x＋(x＋0.1mol)＋(x＋0.2mol)＋(x＋0.3mol)＝1mol，得x＝0.1mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，含Cl原子的物质的量共为0.1mol×1＋0.2mol×2＋0.3mol×3＋0.4mol×4＝3mol，而一个Cl2分子中只有一个Cl原子参加取代反应，因此消耗的Cl2也为3mol。答案：B5．如图是某同学用注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10mLCH4，同温同压下乙管中注入50mLCl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，针管放在光亮处一段时间。(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________(填编号)。(2)甲管中发生化学反应的类型为________。(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是______(填序号)。A．水B．NaOH溶液C．AgNO3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试液，又观察到________________。解析：在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：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∶1＞4∶1，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。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(时间：40分钟)A级基础巩固1．下列说法中正确的是()A．由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物B．烃是含有碳元素和氢元素的化合物C．大多数有机物熔、沸点较低D．有机物都难溶于水解析：由碳、氢、氧三种元素组成的化合物不一定是有机物，如碳酸是无机物；烃是仅含有碳元素和氢元素的有机物；多数有机物熔、沸点较低；有些有机物易溶于水，如乙醇、乙酸等。答案：C2．在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，所得产物中物质的量最多的是()A．CH3ClB．CH2Cl2C．CHCl3D．HCl解析：在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，会发生取代反应，由于取代反应是逐步进行的，每一步在产生氯代烃的同时，都会产生HCl，所以在所得产物中物质的量最多的是HCl。答案：D3.如图所示，一端封闭的U形管，封闭着的一端有CH4和Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，已知液体与气体不反应，使CH4与Cl2在稍暗的光线下缓慢反应，则中间气柱的长度如何变化(假设中间气柱未移出U形管的水平部分)()A．变大B．变小C．不变D．难以确定解析：CH4与Cl2反应的产物中只有CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3和CCl4为液体，HCl极易溶于水中，反应后左边体积减小，液柱上升，右边液柱下降，中间气柱的压强减小，所以体积变大。答案：A4．下列反应中属于取代反应的是()A．AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3B．CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2OC．CH2Br2＋Cl2―→CHClBr2＋HClD．CH3CH2OH――→浓H2SO4170℃CH2===CH2↑＋H2O解析：A反应不是有机反应，不属于取代反应；B反应为CH4燃烧，是氧化反应；D反应中没有原子或原子团被替代，不属于取代反应。答案：C5．下列关于甲烷分子结构的说法正确的是()A．甲烷的电子式为分子中各原子都达到“8电子”稳定结构B．CHCl3只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构C．CH4比SiH4分子稳定，说明碳元素比硅元素非金属性强D．CH3Cl的四个价键的长度和强度相同，夹角相等解析：A项，H最外层有2个电子，不是“8电子”，故错误；B项，如果甲烷是正方形、三氯甲烷也只有一种结构，故错误；C项，非金属性越强，其氢化物越稳定，反之也成立，故正确；D项，一氯甲烷的四个价键的键长和强度不同，故错误。答案：C6．(2018·全国卷Ⅱ)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是()解析：甲烷与氯气在光照条件下发生反应：CH4＋Cl2――→光照CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2――→光照CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2――→光照CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2――→光照CCl4＋HCl。黄绿色的氯气参加了反应，逐渐减少，生成无色的气体，因此试管内气体颜色逐渐变浅；反应生成的HCl极易溶于水，使试管内气体压强减小，因此试管内液面上升；生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为无色油状液体，附着在试管壁上，因此试管壁上出现油状液滴；生成的HCl气体遇到水蒸气溶解生成盐酸小液滴，形成白雾，因此试管中有少量白雾。综合上述现象，答案选D。答案：DB级能力提升7．为了验证甲烷的燃烧产物，某同学设计了甲烷的燃烧实验(如图1所示)。图1图2根据实验装置完成下列实验步骤和现象。(1)点燃甲烷前必须进行的实验步骤是________，其操作方法是_____________________________________________________。(2)开启抽气装置后，在漏斗下方点燃甲烷，可观察到的现象是_____________________________________________________。(3)如果将B、C两个装置的位置交换，会对实验结论产生的影响是_______________________________________________________。(4)已知CH4分子在空间呈正四面体形状，1个C原子与4个H原子各共用一对电子形成4条共价键，C原子位于中心，4个H原子位于4个顶点。如图2所示为一个立方体，已画出1个C原子(在立方体中心)、1个H原子(在立方体顶点)和1条共价键(实线表示)。请画出另外3个H原子的合适位置和3条共价键。解析：(1)为了防止甲烷中混有氧气，在点燃时发生爆炸，所以点燃前要验纯；其验纯的操作为用排水法收集一小试管甲烷，然后靠近点燃的酒精灯，如果发出“噗”的声音则表明纯净，如果发出尖锐的爆鸣声则表明不纯净。(2)开启抽气装置后，在抽气作用下，甲烷的燃烧火焰被吸入漏斗内，甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气，无水硫酸铜遇到水会变蓝色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。(3)C中为澄清石灰水溶液，B、C两个装置的位置交换，先检验二氧化碳，二氧化碳通过澄清石灰水，则会带出水蒸气，用B中无水硫酸铜检验水时，无法确定水是否是由甲烷燃烧生成的。答案：(1)验纯用排水法收集一小试管甲烷，然后靠近点燃的酒精灯，如果发出“噗”的声音则表明纯净，如果发出尖锐的爆鸣声则表明不纯净(2)火焰被吸入漏斗内，干燥管中蘸有无水CuSO4的棉花慢慢变蓝，洗气瓶中澄清石灰水逐渐变浑浊(3)不能验证甲烷燃烧是否产生水蒸气(4)8．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（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中分离出有机物的最佳方法为_____________________________________________。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．CH4b．CH3Clc．CH2Cl2d．CHCl3e．CCl4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。(2)当反应：CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl时生成HCl气体最多，所以要保证V（Cl2）V（CH4）＝x≥4。(3)KI能吸收多余的Cl2，反应的化学方程式为：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。(4)E装置既吸收反应生成的HCl气体，同时还防止倒吸。(5)据信息知黑色小颗粒应为炭粉，根据原子守恒应为：CH4＋2Cl2――→强光C＋4HCl。(6)分离难溶于水的油状液体可用分液法。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)CD(5)CH4＋2Cl2――→强光C＋4HCl(6)分液ab