2024-2025学年新教材高中化学专题8有机化合物的获得与应用1.1天然气的利用甲烷课时练含解析苏教版必修2

PAGE8-自然气的利用甲烷(40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分)1.(2024·苏州高一检测)“可燃冰”是海底隐藏的资源之一，其主要成分是甲烷。以下是甲烷在空气中燃烧的微观过程模拟图，符合该反应微观过程先后依次的选项是 ()A.②③①B.①③②C.③②①D.②①③【解析】选D。甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水，该过程中首先是分子状态的甲烷和氧气(图②)，然后化学键断裂形成原子(图①)，最终原子重新组合得到二氧化碳和水(图③)。【加固训练】据《易经》记载：“泽中有火”“上火下泽”。泽，指湖泊池沼。“泽中有火”是指“M气体”在湖泊池沼水面上起火。这里“M气体”是指 ()A.甲烷 B.一氧化碳C.二氧化碳 D.氢气【解析】选A。“泽中有火”是指沼泽中的沼气燃烧，沼气的主要成分为CH4。2.1874年，22岁的范特霍夫和27岁的勒贝尔分别提出了碳四面体学说，建立了分子的立体概念。下列各项均能表示甲烷的分子结构，但最能反映其真实状况的是 ()【解析】选D。甲烷分子的结构示意图和球棍模型只能表示分子中各原子在空间的连接方式，甲烷分子的电子式只能表示分子的成键状况，以上三种表示方法均不能反映甲烷的真实存在状况，而填充模型既表示分子中各原子的连接方式，又给出了各原子在空间的相对位置，故四种方式中填充模型最能反映其真实存在状况。3.(2024·北京市海淀区高一检测)有下列物质：①氯气；②硝酸；③溴水；④烧碱；⑤氧气；⑥酸性KMnO4溶液，其中在肯定条件下可与甲烷反应的是()A.①②③ B.④⑤⑥C.①⑤ D.②③④⑥【解析】选C。甲烷在光照条件下可与Cl2发生取代反应，在点燃条件下可与O2反应生成CO2和H2O；甲烷与硝酸、溴水、烧碱、酸性KMnO4溶液均不发生化学反应。4.(2024·扬州高一检测)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形，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，在肯定条件下会发生爆炸，因此是矿井平安的重要威逼之一D.将甲烷与氯气按1∶1体积比混合，光照条件下就可得到比较纯净的CH3Cl【解析】选C。A中结合甲烷空间结构可知，CH2Cl2只有一种构型，A错误；甲烷能与干燥的氯气在光照条件下发生取代反应，但与氯水不反应，B错误；甲烷与氯气的取代反应无论量多少，生成物都是混合物，D错误。5.(2024·泰州高一检测)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】选B。依据燃烧后的产物来推断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，H2燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2。在火焰的上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和H2，没有水雾的是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。6.(2024·泰州高一检测)下列说法中正确的是 ()A.相对分子质量相同，组成元素也相同的化合物肯定互为同分异构体B.凡是分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，肯定互为同系物C.两种物质的组成元素相同，各元素养量分数也相同，则二者肯定互为同分异构体D.分子式相同的不同有机物肯定互为同分异构体【解析】选D。相对分子质量相同，组成元素也相同的化合物不肯定互为同分异构体，如CH3CH2OH和HCOOH，A项错误。分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，不肯定互为同系物，如环丙烷()和1-丁烯(CH3CH2CHCH2)，B项错误。两种物质的组成元素相同，各元素养量分数也相同，二者不肯定互为同分异构体，如乙烯(C2H4)和环丁烷()，C项错误。分子式相同的不同有机物肯定互为同分异构体，D项正确。【加固训练】关于CH4和的叙述不正确的是 ()A.均能用CnH2n+2组成通式来表示B.与全部烷烃互为同分异构体C.因为它们结构相像，所以它们的化学性质相像D.它们互为同系物【解析】选B。B项它们与其他烷烃互为同系物；C项化学性质相像；D项它们结构相像，相差4个“CH2”原子团，互为同系物。7.下列关于同系物的说法中，错误的是 ()A.同系物具有相同的最简式B.同系物能符合同一通式C.同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差一个“CH2”原子团D.同系物的化学性质基本相像，物理性质随碳原子数增加而呈规律性改变【解析】选A。结构相像，必属同一类物质，因此有同一通式，但不肯定有相同的最简式，A错误，B正确；相邻同系物组成上相差一个“CH2”原子团，C正确；因结构相像，所以化学性质基本相像，但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性改变，D正确。8.把纯净的甲烷和氯气混合在集气瓶中，用塑料片盖好，放在光亮的地方，片刻后，下列有关说法不正确的是 ()A.瓶内气体的压强不变B.瓶内气体颜色渐渐变浅C.产物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HClD.将蘸有浓氨水的玻璃棒伸入瓶内会出现白烟【解析】选A。甲烷与氯气反应是气体的物质的量减小的反应，故反应后瓶内气体压强变小，故A错误；氯气为黄绿色气体，在反应中被消耗，而生成的有机产物和HCl均无色，故气体颜色变浅，故B正确；甲烷可以发生一氯取代、二氯取代、三氯取代和四氯取代，故产物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，故C正确；甲烷的取代反应有HCl气体生成，能和浓氨水挥发出的氨气发生化合反应生成氯化铵固体，表现为有白烟生成，故D正确。9.(教材二次开发·原创题)美国宇航局(NASA)马里诺娃博士发觉了一种比二氧化碳高104倍的“超级温室气体”全氟丙烷(C3F8)，提示人们慎用含氟物。有关全氟丙烷的说法正确的是 ()A.分子中3个碳原子可能处于同始终线上B.全氟丙烷的电子式为FC.由丙烷转化为全氟丙烷的反应为取代反应D.全氟丙烷属于烷烃【解析】选C。A项，3个碳原子不行能处于同始终线上，错误。B项，电子式中氟原子四周应有8个电子，错误。C项，丙烷上的氢原子全部被氟原子取代得到全氟丙烷，正确。D项，全氟丙烷中含有碳、氟元素，不含氢元素，不属于烷烃，错误。10.(2024·徐州高一检测)有机物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所替代的反应叫取代反应。下列反应属于取代反应的是 ()A.CH4C+2H2B.2HI+Cl22HCl+I2C.CH4+2O2CO2+2H2OD.CH4+Cl2CH3Cl+HCl【解析】选D。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。二、非选择题(本题包括2小题，共30分)11.(15分)如图是几种烷烃的球棍模型，试回答下列问题：(1)A、B、C三者的关系是_________________。

(2)A的分子式为_______，C的分子式为_______。

(3)写出C的同分异构体的结构简式_______。

【解析】据球棍模型知结构简式分别为A.CH3CH3，B.CH3CH2CH3，C.CH3CH2CH2CH3，名称分别为乙烷、丙烷、正丁烷，它们分子组成上依次相差一个“CH2”，互为同系物。答案：(1)同系物(2)C2H6C4H10(3)12.(15分)(2024·衢州高一检测)为了验证甲烷的燃烧产物，某同学设计了甲烷的燃烧试验(如图所示)：依据试验装置完成下列试验步骤和现象：(1)点燃甲烷前必需进行的试验步骤是_______________________________，

如何操作？______________________________________________________。

(2)起先抽气后，在漏斗下方点燃甲烷，可视察到的现象是_____________________________________________________________________________。

(3)假如将B、C两个装置的位置交换，会对试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，假如发出“噗”的声音则表明纯净，假如发出尖锐的爆鸣声则表明不纯净。(2)起先抽气后，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，假如发出“噗”的声音则表明纯净，假如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渐渐变蓝，洗气瓶中澄清石灰水渐渐变浑浊(3)不能验证是否产生水蒸气(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题6分，共12分)13.(2024·台州高一检测)在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。若将1molCH4与Cl2完全反应，待反应完成后测得四种取代物的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2为 ()A.1.0molB.2.0molC.3.0mol D.4.0mol【解析】选C。1molCH4与Cl2发生取代反应，若生成的四种取代物的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量分别为0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，这四种氯代物中n(Cl)=0.1mol×1+0.2mol×2+0.3mol×3+0.4mol×4=3.0mol，依据取代反应的特点知n(HCl)=3.0mol，依据元素守恒可推断参与反应的氯气的物质的量n(Cl2)=3.0mol。14.(双选)(2024·无锡高一检测)下列说法正确的是 ()A.烷烃的通式为CnH2n+2，随n的增大，碳元素的质量分数渐渐减小B.和互为同系物C.丙烷的空间填充模型为D.分子式为C2H6和分子式为C5H12的烷烃的一氯代物的数目可能相同【解析】选B、D。随着碳原子数的增多，烷烃的含碳量渐渐增大，故A错误；和的结构相像、分子组成相差一个“CH2”原子团，二者互为同系物，故B正确；丙烷的球棍模型为，故C错误；CH3CH3的一氯代物只有1种，C5H12有3种同分异构体，其中的一氯代物只有1种，故D正确。【加固训练】肯定体积的甲烷在肯定量O2中燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，测得混合气体的质量为49.6g，将混合气体缓慢通过无水CaCl2时，CaCl2质量增加25.2g，则混合气体中CO2的质量为()A.12.5gB.13.2gC.19.7gD.24.4g【解析】选B。CaCl2汲取水蒸气，生成H2O25.2g，即生成1.4molH2O；依据氢原子守恒，可得CH4为0.7mol；再依据碳原子守恒，可得CO和CO2共0.7mol，可得44g·mol-1×n(CO2)+28g·mol-1×[0.7mol-n(CO2)]=49.6g-25.2g，可得n(CO2)=0.3mol，m(CO2)=13.2g。二、非选择题(本题包括1小题，共18分)15.(2024·舟山高一检测)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。某化学爱好小组在试验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：依据设计要求回答：(1)B装置有三种功能：①限制气流速度；②匀称混合气体；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装置的石棉中匀称混有KI粉末，其作用是______________________________________________________________________________________。

(4)E装置的作用是_______(填字母)。

A.收集气体B.汲取氯气C.防止倒吸 D.汲取氯化氢(5)在C装置中，经过一段时间的强光照耀，发觉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，还含有油状有机物，从E中分别出油状有机物的最佳方法为_______。该装置还有缺陷，缘由是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为_______(填字母)。

a.CH4b.CH3Clc.CH2Cl2d.CHCl3e.CCl4【解析】(1)B装置的三个作用：①限制气流速度从而达到合适的反应比例；②匀称混合气体，便于后续试验；③干燥混合气体。(2)当发生反应：CH4+4Cl2