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双基限时练(十五)自然 气的利用甲烷基础强化1.“可燃冰”又称“自然 气水合物”,它是在海底的高压、低温条件下形成的,外观像冰。1体积“可燃冰”可贮载100~200体积的自然 气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是()A.“可燃冰”有可能成为人类将来的重要能源B.“可燃冰”是一种比较洁净的能源C.“可燃冰”供应了水可能变成油的例证D.“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷解析“可燃冰”的主要成分是甲烷的水合物,并非水变成油的例证,故C项错误。答案C2.如图所示,集气瓶内布满某混合气体,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,集气瓶内气体是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A.①② B.②④C.③④ D.②③解析烧杯中的水进入集气瓶,集气瓶内气体压强在滴加水后必需减小。CH4+Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CH3Cl+HCl(连续反应,略),HCl极易溶于水,压强减小;4NO2+O2+2H2O=4HNO3,气体压强减小;①、④光照不反应。答案D3.在光照条件下,将等物质的量的CH4、Cl2充分反应,得到产物的物质的量最多的是()A.CH3Cl B.CH2Cl2C.CCl4 D.HCl解析CH4和Cl2的反应是逐步取代,每步取代反应都有HCl生成。答案D4.三氯甲烷(CHCl3)又称氯仿,可用作麻醉剂,但在光照下易被氧化成剧毒的光气(COCl2)。其反应方程式为:2CHCl3+O2eq\o(→,\s\up17(光照))2COCl2+2HCl,为了防止事故发生,在使用前要先检验一下是否变质,检验用的最佳试剂是()A.溴水 B.NaOH溶液C.淀粉碘化钾溶液 D.AgNO3溶液解析三氯甲烷变质后会生成HCl,可加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明三氯甲烷变质。答案D5.将1molCH4与Cl2发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机物的物质的量相等,则消耗的Cl2的物质的量为()A.0.5mol B.2molC.2.5mol D.4mol解析1molCH4与Cl2发生取代反应,欲得到四种有机物的物质的量相等,则生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25mol,该四种有机物中n(Cl)=0.25mol×(1+2+3+4)=2.5mol,依据取代反应特点知n(HCl)=2.5mol,故生成物中含氯原子的总物质的量为5mol,依据元素守恒可推断参与反应的n(Cl2)=2.5mol。答案C6.公元前一世纪,我国已使用自然 气,自然 气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述中,错误的是()A.通常状况下,甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应B.甲烷化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化C.甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应D.甲烷的四种取代物都难溶于水解析CH4的性质比较稳定,通常状况下,不与强酸、强碱、强氧化剂反应,而不是不能被任何氧化剂氧化,A项正确,B项错误;CH4在光照条件下与Cl2发生取代反应,生成4种有机产物,它们是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4,且均难溶于水,故C、D项均正确。答案B7.在标准状况下,11.2L甲烷和22.4L氧气混合后点燃,恢复到原状况时,气体的体积共()A.11.2L B.22.4LC.33.6L D.44.8L解析甲烷燃烧的化学方程式为CH4+2O2eq\o(→,\s\up17(点燃))CO2+2H2O,当温度超过100℃时(即水为气态),反应前后气体体积不变。而在标准状况下,水是液态,11.2L甲烷与22.4L氧气恰好完全反应,最终气体只剩下二氧化碳,其体积为11.2L。答案A8.下列反应属于取代反应的是()A.C2H4+3O2eq\o(→,\s\up17(点燃))2CO2+2H2OB.Zn+CuSO4=ZnSO4+CuC.NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3D.CH2Cl2+Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CHCl3+HCl解析取代反应是有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。A项C2H4的燃烧不是取代反应;B项为置换反应;C项为复分解反应;D项中Cl原子取代了CH2Cl2中的一个H原子,故属于取代反应。答案D9.下列有关丙烷的叙述中不正确的是()A.分子中碳原子不在一条直线上B.光照下能够发生取代反应C.比丁烷更易液化D.1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2解析丙烷可以看作是甲烷分子中的两个氢原子分别被甲基取代生成的,由于甲烷分子是正四周体结构,故丙烷分子中的三个碳原子不行能在一条直线上,A项正确。烷烃在光照条件下能够发生取代反应,B项正确。烷烃随分子中碳原子数的增多,沸点依次上升,丙烷的沸点低于丁烷,丙烷比丁烷更难液化,C项不正确。答案C10.在烷烃分子中,每增加一个碳原子,每mol该烷烃完全燃烧需要多消耗氧气()A.1mol B.1.5molC.2mol D.2.5mol解析烷烃分子中,每增加一个碳原子,即增加一个“CH2”原子团,完全燃烧时,多消耗1.5molO2。答案B11.化学式为C8Hm的烷烃,m值等于________;CnH22的烷烃,n值等于________;相对分子质量为212的烷烃的分子式为________。解析依据烷烃的通式CnH2n+2可知,C8Hm的烷烃,m=18;CnH22的烷烃,n=10;CnH2n+2=212,14n+2=212,n=15,其分子式为C15H32。答案1810C15H3212.有下列各组物质:A.C60和C240B.eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(14,6)CE.甲烷和庚烷(1)________组两物质互为同位素;(2)________组两物质互为同素异形体;(3)________组两物质互为同系物;(4)________组两物质互为同分异构体;(5)________组两物质是同一物质。解析A组中两物质都是由碳元素形成的不同的单质,互为同素异形体;B组中两原子的质子数相同而中子数不同,互为同位素;C组中两化合物的分子式均为C5H12,但结构不同,互为同分异构体;D组中的结构式都表示两个H原子、两个Br原子分别以单键与C原子结合,即表示了同一物质;E组中两物质是碳原子数不同的烷烃,互为同系物。答案(1)B(2)A(3)E(4)C(5)D13.如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭,充有甲烷和氯气(体积比为14)的混合气体,假定氯气在水中的溶解可以忽视不计。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气充分反应,且只生成一种有机物,请写出该反应的化学方程式________________________________________。(2)经过几个小时的反应后,U形管右端的水面变化是________________________________________________________。A.上升 B.降低C.不变 D.无法确定(3)U形管左端的气柱变化是________。A.体积增大 B.体积减小C.消逝 D.不变(4)U形管右端的水面变化的缘由_______________________。解析甲烷与氯气可能发生的反应有①CH4+Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CH3Cl+HCl,②CH3Cl+Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CH2Cl2+HCl,③CH2Cl2+Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CHCl3+HCl,④CHCl3+Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CCl4+HCl。由反应方程式可知,反应生成的CCl4是液体,反应后气体的物质的量削减,且生成的HCl易溶于水,所以左端压强减小直至为零,气柱消逝,右端的水面降低。答案(1)CH4+4Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CCl4+4HCl(2)B(3)BC(4)由反应方程式可知,反应生成的CCl4是液体,反应后气体的物质的量削减,且生成的HCl易溶于水,所以左端压强减小直至为零,气柱消逝,右端的水面降低14.某气态烃在标准状况下的密度是1.34g/L,其相对分子质量为________,在该烃中碳的质量分数为80%,则其分子中碳、氢原子的个数比为________,化学式为________。解析M(烃)=1.34g/L×22.4L/mol=30g/mol;eq\f(80,12)eq\f(20,1)=13;最简式为CH3,(CH3)n=30,求得n=2,故化学式为C2H6。答案3013C2H6能力提升1.下列事实中,能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四周体结构的是()A.CH3Cl只代表一种物质B.CHCl3只代表一种物质C.CH2Cl2只代表一种物质D.CCl4只代表一种物质解析假设CH4是平面形分子,CH3Cl、CHCl3、CCl4也是平面形分子,它们均只代表一种物质,而CH2Cl2若是平面形分子,则有两种结构,即两个Cl原子相邻和相对,CH2Cl2是四周体结构就不会消灭上述状况,而只代表一种物质,即证明白CH4分子是正四周体结构。答案C2.在肯定的温度、压强下,向100mLCH4和Ar的混合气体中通入400mLO2,点燃使其完全反应,最终在相同条件下得到干燥气体460mL,则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为()A.1:4 B.1:3C.1:2 D.1:1解析依据CH4+2O2→CO2+2H2O,利用差量法,1mLCH4完全燃烧生成干燥的CO2时,混合气体体积缩小2mL,现混合气体缩小了40mL,则CH4为20mL,Ar为80mL。答案A3.下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是()解析一氯代烃的种类与分子中氢的种类全都。从等效氢的种类来看,A、B、C、D选项分别有2种氢、2种氢、1种氢、4种氢,故答案为C项。答案C4.某气态烷烃20mL,完全燃烧时,正好消耗同温同压下的氧气100mL,该烃的化学式是()A.C2H6 B.C3H8C.C4H10 D.C5H12解析同温同压下,气体的体积比等于其分子数之比,即该烷烃和O2的个数比为15。再依据1个C原子消耗1个O2,4个H原子消耗1个O2,求得答案为B项。答案B5.依据下表中烃的分子式排列规律,推断空格中烃的同分异构体数目是()12345678CH4C2H4C3H8C4H8C6H12C7H16C8H16A.3 B.4C.5 D.6解析分析图表得出规律,1、2组,3、4组,5、6组,7、8组H原子个数相差0,第5种烃的分子式为C5H12,有3种同分异构体:答案A6.在烷烃分子中的基团:中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用N1、N2、N3、N4表示。例如:分子中,N1=6,N2=1,N3=2,N4=1。试依据不同烷烃的组成结构,分析出烷烃(除甲烷外)中各原子数的关系。(1)烷烃分子中氢原子数N0与N1、N2、N3、N4之间的关系是N0=________________________________________________________。(2)4种碳原子数之间的关系为N1=_______________________。(3)若分子中N2=N3=N4=1,则该分子的结构简式可能为(任写一种)________________________________。解析(1)依据烷烃的通式CnH2n+2可知,N0=2(N1+N2+N3+N4)+2,或依据结构简式推出N0=3N1+2N2+N3。(2)通过所给结构简式可知,中间的C原子(末端的2个—CH3最终再加上)的关系为:一个对应一个—CH3,一个对应
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