高中化学必修2人教版课时作业3-1-1甲烷的结构和性质

(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)一、选择题1．(2019·济宁高一检测)下列物质中属于有机物的是()①乙醇②食盐③石墨④甲烷⑤蔗糖⑥水⑦一氧化碳⑧碳酸钙⑨乙酸A．①②④⑤⑨ B．①④⑤⑨C．①③④⑤⑦⑧⑨ D．①④⑤⑥答案：B2．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：C3．(2019·山西太原五中高一月考)下列有关甲烷的说法中，不正确的是()A．1mol甲烷中含有4molC—H共价键B．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构C．光照条件下，甲烷能与溴蒸气发生取代反应D．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应解析：甲烷的分子式为CH4，每个分子中含有4个C—H共价键，所以1mol甲烷中含有4molC—H共价键，A项正确；CH4和CCl4分子中的共价键的键角都是109°28′，所以它们的分子构型都是正四面体形，而CH3Cl分子中的C—H键的键长和C—Cl键的键长不相等，所以其空间构型不是正四面体形，B项错误；光照条件下，甲烷能与溴蒸气发生取代反应，C项正确；甲烷的化学性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，D项正确。答案：B4．下列反应属于取代反应的是()A．CH4eq\o(→,\s\up7(高温))C＋2H2B．2HI＋Cl2=2HCl＋I2C．CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(点燃))CO2＋2H2OD．CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(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)。要注意取代反应与置换反应的区别。答案：D5．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是()A．点燃——通入澄清石灰水——加入溴的四氯化碳溶液B．点燃——罩上小烧杯——加入澄清石灰水C．点燃——通入澄清石灰水D．点燃——通入酸性KMnO4溶液解析：根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，氢气燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2，在燃烧的火焰上罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和氢气，没有的是CO；然后在有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。答案：B6．(2019·山东潍坊一中高一月考)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均小于10，组成G分子的元素为第三周期元素)。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的二溴代物只有两种结构C．G具有强氧化性和漂白性D．上述反应的类型是取代反应解析：组成E分子的元素的原子序数均小于10，且E为正四面体形分子，结合E的球棍模型可知，E为CH4；组成G分子的元素为第三周期元素，且G为直线形分子，结合反应，G为Cl2，L为CH3Cl，M为HCl。常温常压下，CH3Cl是一种气态有机物，A项错误；CH4的二溴代物可以看作Br2分子中的一个溴原子取代CH3Br分子中的一个氢原子，CH3Br分子中只有一种化学环境的H原子，因此生成的CH2Br2只有一种结构，B项错误；Cl2具有强氧化性，但没有漂白性，C项错误；题述反应为CH4与Cl2发生取代反应生成CH3Cl和HCl，D项正确。答案：D7．将标准状况下的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．11.2L B．22.4LC．33.6L D．44.8L解析：CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(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：A8．把1mol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①③ B．只有①②③C．只有①③④ D．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：D9．下列气体既可以用碱石灰干燥又可以用浓硫酸干燥的是()A．Cl2 B．CH4C．NH3 D．SO2解析：Cl2、SO2均可与碱石灰发生化学反应而不能用碱石灰干燥，NH3能与浓硫酸反应而不能用浓硫酸干燥，CH4既不与碱石灰反应，也不与浓硫酸反应。答案：B10．如下图所示，集气瓶中充满某混合气体，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，集气瓶内的气体可能是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①② B．②④C．③④ D．②③解析：烧杯中的水进入集气瓶，说明集气瓶内气体压强在滴加水后必然减小。CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl，HCl极易溶于水，压强减小；4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，气体压强减小；①④光照不反应。答案：D二、非选择题11．三个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生？(1)①置于黑暗中：________________________________________________________________________；②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：________________________________________________________________________；③放在有光线的房子里：________________________________________________________________________。(2)CH4和Cl2发生的一系列反应都是________(填反应类型)反应，请写出CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若要使0.5molCH4完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代产物，则需要Cl2的物质的量为()A．2.5mol B．2molC．1.25mol D．0.5mol解析：对于有机反应，反应条件非常重要，通过控制反应条件，可使CH4和Cl2的取代反应发生的现象不同。0.5molCH4生成等物质的量的4种取代产物，即0.125molCH3Cl、0.125molCH2Cl2、0.125molCHCl3、0.125molCCl4，则所需n(Cl2)＝0.125mol×1＋0.125mol×2＋0.125mol×3＋0.125mol×4＝1.25mol，故选C项。答案：(1)①无明显现象②爆炸③黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成(2)取代CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl(3)C12．(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“”表示出与之相连的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，该烃的摩尔质量为M＝2g/0.125mol＝16g·mol－1；1mol该烃中含氢原子的物质的量为n(H)＝eq\f(16g×25%,1g·mol－1)＝4mol；1mol该烃中含碳原子的物质的量为n(C)＝eq\f(16g×1－25%,12g·mol－1)＝1mol,所以该烃的分子式为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4个顶点即构成正四面体结构。答案：(1)CH4Heq\o(\s\up7(×),\s\do5(·))eq\o(C,\s\up6(·×),\s\do4(\o(×·))\o(\s\up7(×),\s\do5(·))H,\s\up6(H,H))CHHHH正四面体结构(2)13．为了验证甲烷的燃烧产物，某同学设计了甲烷的燃烧实验(如图所示):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________，如何操作？________________________________________________________________________。(2)开启水龙头抽气后，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，会对实验结论产生什么影响？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。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)开启水龙头抽气后，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，干燥管中无水CuSO4慢慢变蓝，洗气瓶中澄清石灰水逐渐变浑浊(3)不能验证是否产生水蒸气14．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图所示。根据设计要求回答下列问题：(1)A装置中发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)B装置有三种功能：①________________________________________________________________________；②均匀混合气体；③干燥混合气体。(3)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：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)E装置中除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为________。(6)E装置的作用是________(填序号)。A．吸收氯气 B．吸收氯化氢C．防止倒吸(7)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气中主要的