蘇教必修2專題三第一單元第一課時 天然氣的利用 甲烷同步檢測

第一課時天然氣的利用甲烷1.（2022·如東高一檢測）有機化合物與人類生活水平的提高和人類社會的發(fā)展密不可分。下列對有機化合物的認識正確的是（）A.有機化合物都是共價化合物B.有機化合物都含有碳、氫元素C.有機化合物都具有同分異構(gòu)現(xiàn)象D.有機物種類多是由碳原子的成鍵特征決定的【解析】選D。有機化合物如CH3COONa中存在離子鍵，故A錯。有的有機化合物中不含氫元素，如CCl4，故B錯；甲烷只有一種結(jié)構(gòu)，故C錯；碳原子間可以形成單鍵，雙鍵或叁鍵，同時也可形成鏈狀結(jié)構(gòu)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)，故D正確。molCH4與一定量的Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成的四種氯代甲烷的物質(zhì)的量相等，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量是（）molmolmolmol【解析】選B。因為生成的四種氯代甲烷的物質(zhì)的量相等，即生成的氯代甲烷每種為mol，而每取代一個氫原子，則需要一個氯氣分子，故所需氯氣的物質(zhì)的量為mol×(1+2+3+4)=mol。3.（2022·湛江高一檢測）在光照條件下，將1molCH4與1molCl2混合充分反應(yīng)后，得到的產(chǎn)物是（）HClHClCH2Cl2CH2Cl2CHCl3CCl4HCl【解析】選D。CH4與Cl2的取代反應(yīng)體系中，各步的取代同時發(fā)生，因此得到的產(chǎn)物是含多種成分的混合物。4.下列事實中能證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)的是（）只代表一種物質(zhì)只代表一種物質(zhì)只代表一種物質(zhì)只代表一種物質(zhì)【解析】選B。CH4分子中有四個等同的C—H鍵，在空間可能有兩種對稱分布：正四面體結(jié)構(gòu)和平面正方形結(jié)構(gòu)，如圖：對于甲烷的正四面體的立體結(jié)構(gòu)，因為其四個頂點的位置完全相同，所以它的一氯代物（CH3Cl）、二氯代物（CH2Cl2）、三氯代物（CHCl3）、四氯代物（CCl4）都只有一種。四個C—H鍵完全相等。而如果甲烷是正方形結(jié)構(gòu)，雖然四個C—H鍵也都相同，但四個頂點的H原子的位置關(guān)系卻不同，可能相鄰，也可能是對角關(guān)系，所以雖然CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一種，但CH2Cl2卻有兩種，一種是兩個Cl原子相鄰，另一種是兩個Cl原子處于對角關(guān)系。由這一點可以判斷，CH4應(yīng)為正四面體的立體結(jié)構(gòu)，而不是正方形的平面結(jié)構(gòu)。5、如圖所示，集氣瓶內(nèi)充滿甲烷和氯氣的混合氣體，置于光亮處，讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時間。（1）寫出甲烷發(fā)生一氯取代反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________。（2）光照后將滴管內(nèi)的水擠入集氣瓶中將會看到什么現(xiàn)象？請解釋產(chǎn)生有關(guān)現(xiàn)象的原因_____________________________________________________________。【思路點撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點：（1）CH4與Cl2取代后的產(chǎn)物中HCl最多。（2）HCl極易溶于水?！咀灾鹘獯稹浚?）甲烷和氯氣發(fā)生一氯取代形成一氯甲烷，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH4+Cl2CH3Cl+HCl。（2）甲烷和氯氣發(fā)生反應(yīng)后生成HCl，HCl極易溶于水，故將滴管內(nèi)的水擠入集氣瓶后，使集氣瓶內(nèi)氣體壓強減小，在外界大氣壓的作用下，燒杯內(nèi)的水會流入集氣瓶中。答案：（1）CH4+Cl2CH3Cl+HCl（2）燒杯內(nèi)的水會流入集氣瓶中。因為甲烷和氯氣發(fā)生反應(yīng)后生成HCl,HCl極易溶于水，將滴管內(nèi)的水擠入集氣瓶后，使集氣瓶內(nèi)氣體壓強減小，在外界大氣壓的作用下，燒杯內(nèi)的水會流入集氣瓶中【互動探究】若將燒杯內(nèi)的水改為AgNO3溶液，將會有什么實驗現(xiàn)象？提示：AgNO3溶液會流入集氣瓶中，并且會產(chǎn)生白色沉淀。AgNO3+HCl====AgCl↓+HNO3。6.把1體積CH4和1體積Cl2組成的混合氣體充入大試管中，將此試管倒立在盛有飽和食鹽水的水槽里，放在光亮處。（1）試推測可觀察到的現(xiàn)象是：①_________________________________________；②_________________________________________；③_________________________________________；④_________________________________________。（2）若向飽和食鹽水中加入紫色石蕊試液又有什么現(xiàn)象___________________________。（3）若將食鹽水改為Na2SiO3、AgNO3溶液又有什么現(xiàn)象_____________________________。【解析】雖然CH4與Cl2等體積混合，但不是只發(fā)生下列反應(yīng)：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，而且同時進行另三個反應(yīng)，生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl。隨著Cl2不斷消耗，黃綠色逐漸消失，由于CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下為無色液體，Cl2易溶于有機溶劑，試管壁上有黃色油珠生成。因生成的HCl易溶于水，最后量筒內(nèi)氣體只剩CH3Cl，反應(yīng)后試管內(nèi)氣體壓強減小，水位在試管內(nèi)上升。（1）HCl溶于水后，飽和食鹽水中Cl-物質(zhì)的量濃度增大，使結(jié)晶速率>溶解速率。故水槽內(nèi)有少量NaCl晶體析出。（2）HCl溶于水后溶液顯酸性，使石蕊試液變紅。（3）溶于水的HCl與Na2SiO3、AgNO3分別發(fā)生反應(yīng)：Na2SiO3+2HCl====H2SiO3↓+2NaCl、AgNO3+HCl====AgCl↓+HNO3，故有白色沉淀產(chǎn)生。答案：（1）①黃綠色逐漸消失②試管壁上有黃色油珠③水位在試管內(nèi)上升④水槽內(nèi)有少量白色晶體析出（2）溶液變紅色（3）均出現(xiàn)白色沉淀7.（6分）實驗室制CH4是用無水醋酸鈉和堿石灰固體共熱制取，其方程式為：H3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑?；卮穑海?）實驗室制取下列氣體時，氣體發(fā)生裝置與實驗室制取甲烷氣體發(fā)生裝置相同的是_______。①H2②O2③NH3④NO⑤Cl2（2）現(xiàn)有如圖所示的裝置，可用它來收集CH4氣體。收集時，配以不同的操作方法，會形成不同的收集方式。請簡述CH4的三種收集方式。（3）已知CH4分子在空間呈四面體形狀，1個C原子與4個H原子各共用一對電子形成4條共價鍵，C原子位于中心，4個H原子位于4個頂點。如圖所示為一個立方體，已畫出1個C原子（在立方體中心）、1個H原子（在立方體頂點）和1條共價鍵（實線表示），請畫出另3個H原子的合適位置和3條共價鍵。（2）瓶口朝上時可采用排空氣法和排水法收集CH4，瓶口朝下時也可采用排空氣法收集CH4。（3）由于碳原子在立方體中心，1個H原子在頂點，又因為CH4為正四面體構(gòu)型，所以另3個H原子也應(yīng)在立方體的頂點上，立方體余下的7個頂點