資源簡介

第一單元　化石燃料與有機化合物
第1課時　天然氣的利用　甲烷
題組一　甲烷的組成與結構
1．下列關于甲烷的說法錯誤的是(　　)
A．分子式：CH4
B．可作為清潔燃料
C．球棍模型：
D．可使酸性KMnO4溶液褪色
2．下列關于甲烷的說法不正確的是(　　)
A．甲烷分子具有正四面體結構
B．甲烷是無色、無味的氣體
C．甲烷是最簡單的有機化合物
D．甲烷能使溴水褪色
3．下圖是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型，下列說法正確的是(　　)
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結構
B．CH4、CCl4都是正四面體結構
C．CH4和CCl4中的化學鍵完全相同
D．CH4、CCl4的結構相同，性質也相同
4．(2023·蘇州高一期末)能證明CH4分子的空間結構為正四面體形而非平面正方形的事實是(　　)
A．CH2Cl2只有一種結構
B．CH3Cl分子只有一種結構
C．C原子距離四個H原子的距離一樣
D．CH4分子中的四個碳氫鍵一樣
題組二　甲烷的性質
5．“北溪”天然氣管道是俄羅斯向歐洲輸氣的主要管道，天然氣的主要成分——CH4，是一種會產生溫室效應的氣體，下列關于甲烷的敘述錯誤的是(　　)
A．通常情況下，甲烷與強酸、強堿、強氧化劑都不反應
B．甲烷的化學性質比較穩定，點燃前不必驗純
C．甲烷與氯氣反應，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都屬于取代反應
D．甲烷的四種有機氯代產物都難溶于水
6．最新研究發現，火星大氣層中含有甲烷。下列說法錯誤的是(　　)
A．甲烷是一種共價化合物
B．可燃冰釋放出的氣體中含有甲烷
C．甲烷能發生氧化反應和取代反應
D．等物質的量的CH4與Cl2在光照下的反應產物只有CH3Cl和HCl
7．下列有關甲烷取代反應的敘述正確的是(　　)
A．甲烷與氯氣以物質的量之比為1∶1混合時只生成CH3Cl
B．甲烷與氯水在光照的條件下也能發生取代反應
C．甲烷與氯氣的取代反應的產物為混合物
D．1 mol甲烷參加反應生成CCl4最多消耗2 mol氯氣
8．(2023·南京高一檢測)1 mol甲烷和1 mol氯氣在光照條件下充分反應，產物中物質的量最多的是(　　)
A．CH3Cl B．HCl
C．CH2Cl2 D．CHCl3
9．我國是世界上第一個在海域成功試采可燃冰的國家，可燃冰主要含有甲烷水合物，用作燃料時反應的微觀示意圖如圖，下列說法正確的是(　　)
A．可燃冰中只有甲烷
B．化學變化中原子數目變化
C．反應的化學方程式為CH4＋O2CO2＋H2O
D．反應前后的物質均由分子構成
10．將甲烷與一定量的氯氣混合于一試管中，倒立于盛有飽和食鹽水的水槽中(如圖所示)，對于此反應，有關敘述不正確的是(　　)
A．該反應的生成物只有四種
B．該反應的條件是光照
C．該反應結束后試管內液面上升(冷卻到室溫)
D．該反應屬于取代反應
11．以下關于甲烷的說法中，正確的是(　　)
①一氯甲烷分子具有四面體結構　②二氯甲烷有兩種　③甲烷與Cl2在光照條件下發生取代反應，取代1 mol H需0.5 mol Cl2　④甲烷分子中四個C—H鍵，任意兩個共價鍵之間的鍵角均相等
A．②③④ B．②③
C．①④ D．①③
12．鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣三種無色氣體的方法是(　　)
A．通入溴水中→通入澄清石灰水中
B．點燃→罩上涂有澄清石灰水的燒杯
C．點燃→罩上干燥的冷燒杯→罩上涂有澄清石灰水的燒杯
D．點燃→罩上涂有澄清石灰水的燒杯→通入溴水中
13．標準狀況下，44.8 L CH4與一定量Cl2在光照條件下發生取代反應，待反應完全后，測得四種有機取代產物的物質的量相等，則消耗Cl2的物質的量為(　　)
A．1 mol B．2 mol
C．4 mol D．5 mol
14.取一支硬質大試管，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)，下列對于試管內發生的反應及現象的說法正確的是(　　)
A．反應過程中試管內黃綠色逐漸消失，試管壁上有油珠產生
B．甲烷和Cl2反應后的產物有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完全反應后液面上升，液體充滿試管
15．如圖所示，U形管的左端是被水和膠塞封閉的甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體，假設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一端放置在有光的地方，讓混合氣體緩慢地反應一段時間。
(1)假設甲烷與氯氣充分反應，且只產生一種有機物，請寫出其化學方程式：______________。
(2)經過幾個小時的反應后，U形管右端的液面變化是________(填字母)。
A．升高 B．降低
C．不變 D．無法確定
(3)若水中含有Na2SiO3，則在U形管左端會觀察到的現象是__________________________。
(4)右端玻璃管的作用是__________________________________________________________。
16．(2022·山西運城高一聯考)為了探究甲烷與氧化劑的反應，某同學設計如圖實驗方案。已知碳化鋁(Al4C3)與水反應生成氫氧化鋁和甲烷。
實驗現象：溴水不褪色，無水硫酸銅變藍色，澄清石灰水變渾濁。
回答下列問題：
(1)寫出碳化鋁與稀硫酸反應的化學方程式：________________________________________。
(2)加入藥品前，應先進行的一步操作是____________________________________________。
(3)下列對實驗中的有關現象與結論敘述都正確的是________(填字母)。
A．甲烷不能與溴水反應，推知甲烷不能與鹵素單質反應
B．酸性高錳酸鉀溶液不褪色，結論是通常情況下甲烷不能與強氧化劑反應
C．硬質玻璃管中黑色粉末無顏色變化，結論是甲烷不與氧化銅反應
D．硬質玻璃管中黑色粉末變紅色，推斷氧化銅與甲烷反應只生成水和二氧化碳
(4)經測定，甲烷與氧化銅反應時消耗1 mol甲烷轉移7 mol電子，寫出實驗時硬質玻璃管中發生反應的化學方程式：________________________________________________________。
(5)集氣瓶中排水法收集到的氣體是__________。
(6)甲烷是一種重要的化工原料和新型燃料。寫出用氫氧化鉀溶液作電解質溶液時甲烷燃料電池的負極反應式：______________________________________________________________。
題組一　甲烷的組成與結構
1．下列關于甲烷的說法錯誤的是(　　)
A．分子式：CH4
B．可作為清潔燃料
C．球棍模型：
D．可使酸性KMnO4溶液褪色
答案　D
解析　甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水，不產生空氣污染物，可作為清潔燃料，故B正確；甲烷為正四面體結構，碳原子的半徑大于氫原子的半徑，球棍模型為，故C正確；甲烷化學性質穩定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，故D錯誤。
2．下列關于甲烷的說法不正確的是(　　)
A．甲烷分子具有正四面體結構
B．甲烷是無色、無味的氣體
C．甲烷是最簡單的有機化合物
D．甲烷能使溴水褪色
答案　D
解析　通常情況下，甲烷是一種無色、無味的氣體，難溶于水，密度比空氣小，故B正確；僅含碳氫單鍵的甲烷不能與溴水反應，溶液不會褪色，故D錯誤。
3．下圖是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型，下列說法正確的是(　　)
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結構
B．CH4、CCl4都是正四面體結構
C．CH4和CCl4中的化學鍵完全相同
D．CH4、CCl4的結構相同，性質也相同
答案　B
解析　CCl4與CH4的分子結構相似，為正四面體結構，CH3Cl中的C—H鍵和C—Cl鍵不同，不是正四面體結構，而是四面體結構。
4．(2023·蘇州高一期末)能證明CH4分子的空間結構為正四面體形而非平面正方形的事實是(　　)
A．CH2Cl2只有一種結構
B．CH3Cl分子只有一種結構
C．C原子距離四個H原子的距離一樣
D．CH4分子中的四個碳氫鍵一樣
答案　A
解析　若CH4分子的空間結構為平面正方形，CH2Cl2應有2種結構，而實際上CH2Cl2只有一種結構，說明CH4分子的空間結構為正四面體形，故選A；無論CH4分子的空間結構為正四面體形還是平面正方形，CH3Cl分子都只有一種結構，C原子距離四個H原子的距離一樣，CH4分子中的四個碳氫鍵一樣，故不選B、C、D。
題組二　甲烷的性質
5．“北溪”天然氣管道是俄羅斯向歐洲輸氣的主要管道，天然氣的主要成分——CH4，是一種會產生溫室效應的氣體，下列關于甲烷的敘述錯誤的是(　　)
A．通常情況下，甲烷與強酸、強堿、強氧化劑都不反應
B．甲烷的化學性質比較穩定，點燃前不必驗純
C．甲烷與氯氣反應，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都屬于取代反應
D．甲烷的四種有機氯代產物都難溶于水
答案　B
解析　通常情況下，CH4性質穩定，不與強酸、強堿、強氧化劑反應，故A正確；可燃性氣體在加熱或點燃前都要驗純，以防發生爆炸，故B錯誤；CH4與Cl2的反應，每步都屬于取代反應，故C正確；CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均難溶于水，故D正確。
6．最新研究發現，火星大氣層中含有甲烷。下列說法錯誤的是(　　)
A．甲烷是一種共價化合物
B．可燃冰釋放出的氣體中含有甲烷
C．甲烷能發生氧化反應和取代反應
D．等物質的量的CH4與Cl2在光照下的反應產物只有CH3Cl和HCl
答案　D
解析　甲烷是由碳元素和氫元素組成的共價化合物，A項正確；可燃冰是由水和甲烷在高壓、低溫條件下形成的類冰狀結晶物質，可燃冰釋放出的氣體為甲烷，B項正確；等物質的量的CH4和Cl2在光照下發生取代反應，屬于連鎖反應，生成4種氯代產物，同時生成HCl，D項錯誤。
7．下列有關甲烷取代反應的敘述正確的是(　　)
A．甲烷與氯氣以物質的量之比為1∶1混合時只生成CH3Cl
B．甲烷與氯水在光照的條件下也能發生取代反應
C．甲烷與氯氣的取代反應的產物為混合物
D．1 mol甲烷參加反應生成CCl4最多消耗2 mol氯氣
答案　C
解析　甲烷與氯氣以物質的量之比為1∶1混合時，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等，故A錯誤；甲烷與氯氣的取代反應的產物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl的混合物，故C正確；1 mol甲烷參加反應生成CCl4最多消耗4 mol氯氣，故D錯誤。
8．(2023·南京高一檢測)1 mol甲烷和1 mol氯氣在光照條件下充分反應，產物中物質的量最多的是(　　)
A．CH3Cl B．HCl
C．CH2Cl2 D．CHCl3
答案　B
解析　甲烷和氯氣在光照條件下發生取代反應，可生成有機物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，每一步反應都生成HCl，所以生成物中物質的量最多的是HCl，故B正確。
9．我國是世界上第一個在海域成功試采可燃冰的國家，可燃冰主要含有甲烷水合物，用作燃料時反應的微觀示意圖如圖，下列說法正確的是(　　)
A．可燃冰中只有甲烷
B．化學變化中原子數目變化
C．反應的化學方程式為CH4＋O2CO2＋H2O
D．反應前后的物質均由分子構成
答案　D
解析　A項，可燃冰主要含甲烷水合物，為混合物，故不符合題意；C項，反應的化學方程式應為CH4＋2O2CO2＋2H2O，故不符合題意；B項，由反應的方程式可知：化學變化中原子數目沒有變化，故不符合題意；D項，反應前后的物質均由分子構成，故符合題意。
10．將甲烷與一定量的氯氣混合于一試管中，倒立于盛有飽和食鹽水的水槽中(如圖所示)，對于此反應，有關敘述不正確的是(　　)
A．該反應的生成物只有四種
B．該反應的條件是光照
C．該反應結束后試管內液面上升(冷卻到室溫)
D．該反應屬于取代反應
答案　A
解析　甲烷和氯氣反應的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫5種，故A錯誤；該反應氯氣中的氯原子取代了甲烷中的氫原子，屬于取代反應，反應條件是光照，故B、D正確；該反應生成了液態的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，使氣體的量減少，且生成的氯化氫氣體極易溶于水，試管內壓強減小，液面上升(冷卻到室溫)，故C正確。
11．以下關于甲烷的說法中，正確的是(　　)
①一氯甲烷分子具有四面體結構　②二氯甲烷有兩種　③甲烷與Cl2在光照條件下發生取代反應，取代1 mol H需0.5 mol Cl2　④甲烷分子中四個C—H鍵，任意兩個共價鍵之間的鍵角均相等
A．②③④ B．②③
C．①④ D．①③
答案　C
解析　一氯甲烷分子為甲烷中一個H原子被Cl取代，CH3Cl的結構不對稱，為四面體結構，故①正確；甲烷為正四面體結構，所以二氯甲烷只有一種，故②錯誤；甲烷與氯氣發生一氯取代的化學方程式為CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，取代1 mol H需1 mol Cl2，故③錯誤；甲烷分子中四個碳氫鍵完全相同，任意兩個碳氫鍵之間的鍵角均相等，故④正確。
12．鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣三種無色氣體的方法是(　　)
A．通入溴水中→通入澄清石灰水中
B．點燃→罩上涂有澄清石灰水的燒杯
C．點燃→罩上干燥的冷燒杯→罩上涂有澄清石灰水的燒杯
D．點燃→罩上涂有澄清石灰水的燒杯→通入溴水中
答案　C
13．標準狀況下，44.8 L CH4與一定量Cl2在光照條件下發生取代反應，待反應完全后，測得四種有機取代產物的物質的量相等，則消耗Cl2的物質的量為(　　)
A．1 mol B．2 mol
C．4 mol D．5 mol
答案　D
解析　標準狀況下，44.8 L CH4的物質的量為2 mol，2 mol甲烷完全與氯氣發生取代反應，生成相同物質的量的四種取代物，所以每種取代物的物質的量是0.5 mol，在甲烷和氯氣的取代反應中，被取代的氫原子的物質的量與消耗的氯氣的物質的量相等，所以生成0.5 mol一氯甲烷需要0.5 mol氯氣，生成0.5 mol二氯甲烷需要1 mol氯氣，生成0.5 mol三氯甲烷需要1.5 mol氯氣，生成0.5 mol四氯化碳需要2 mol氯氣，所以總共消耗氯氣的物質的量為0.5 mol＋1 mol＋1.5 mol＋2 mol＝5 mol。
14.取一支硬質大試管，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)，下列對于試管內發生的反應及現象的說法正確的是(　　)
A．反應過程中試管內黃綠色逐漸消失，試管壁上有油珠產生
B．甲烷和Cl2反應后的產物有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完全反應后液面上升，液體充滿試管
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生，A項正確；CH4與Cl2反應生成4種有機物和1種無機物，共有5種產物，B項錯誤；CH4與Cl2反應生成HCl，HCl溶于飽和食鹽水會有NaCl晶體析出，C項錯誤；取代產物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項錯誤。
15．如圖所示，U形管的左端是被水和膠塞封閉的甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體，假設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一端放置在有光的地方，讓混合氣體緩慢地反應一段時間。
(1)假設甲烷與氯氣充分反應，且只產生一種有機物，請寫出其化學方程式：______________。
(2)經過幾個小時的反應后，U形管右端的液面變化是________(填字母)。
A．升高 B．降低
C．不變 D．無法確定
(3)若水中含有Na2SiO3，則在U形管左端會觀察到的現象是__________________________。
(4)右端玻璃管的作用是__________________________________________________________。
答案　(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl　(2)B　(3)有白色膠狀沉淀生成　(4)平衡氣壓
解析　(1)因CH4和Cl2的體積之比為1∶4，若充分反應且只產生一種有機物，則CH4中的四個H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl。(2)甲烷和氯氣在光照條件下發生取代反應生成的一氯甲烷為不溶于水的氣體，其他三種有機產物均為油狀液體，且生成的氯化氫氣體易溶于水，故甲烷和氯氣的反應為氣體的物質的量減少的反應，會導致U形管右端液面降低，左端液面升高。(3)因U形管左側生成的HCl溶于水后發生反應：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以會觀察到U形管左端有白色膠狀沉淀生成。(4)在U形管右側插入一支玻璃管的目的是連通大氣，平衡氣壓。
16．(2022·山西運城高一聯考)為了探究甲烷與氧化劑的反應，某同學設計如圖實驗方案。已知碳化鋁(Al4C3)與水反應生成氫氧化鋁和甲烷。
實驗現象：溴水不褪色，無水硫酸銅變藍色，澄清石灰水變渾濁。
回答下列問題：
(1)寫出碳化鋁與稀硫酸反應的化學方程式：________________________________________。
(2)加入藥品前，應先進行的一步操作是____________________________________________。
(3)下列對實驗中的有關現象與結論敘述都正確的是________(填字母)。
A．甲烷不能與溴水反應，推知甲烷不能與鹵素單質反應
B．酸性高錳酸鉀溶液不褪色，結論是通常情況下甲烷不能與強氧化劑反應
C．硬質玻璃管中黑色粉末無顏色變化，結論是甲烷不與氧化銅反應
D．硬質玻璃管中黑色粉末變紅色，推斷氧化銅與甲烷反應只生成水和二氧化碳
(4)經測定，甲烷與氧化銅反應時消耗1 mol甲烷轉移7 mol電子，寫出實驗時硬質玻璃管中發生反應的化學方程式：________________________________________________________。
(5)集氣瓶中排水法收集到的氣體是__________。
(6)甲烷是一種重要的化工原料和新型燃料。寫出用氫氧化鉀溶液作電解質溶液時甲烷燃料電池的負極反應式：______________________________________________________________。
答案　(1)Al4C3＋6H2SO4===2Al2(SO4)3＋3CH4↑　(2)檢查裝置氣密性　(3)B　(4)2CH4＋7CuO7Cu＋CO＋CO2＋4H2O　(5)CH4、CO(寫上CO2不算錯)　(6)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O

展開更多......

收起↑