高中化学 第三章 有机化合物 第一节 最简单的有机化合物甲烷(第1课时)甲烷的性质检测 新人教版必修2

第三章有机化合物
第一节最简单的有机化合物——甲烷
第1课时甲烷的性质
1．下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中更能反映其真实存在状况的是( )
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
解析：这几种形式都可表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象地表达出H、C的位置及所占比例。

电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。

答案：D
2．下表中四种物质的结构式或球棍模型有错误的是( )
4
示出正四面体结构。

答案：D
3．下列对的叙述中正确的是( )
A．有两种结构B．只有一种结构
C．含有非极性键D．有四种结构
解析：可以认为该有机物是CH4分子中的四个H原子分别被两个F原子、两个Cl原子替代后的产物。

因为CH4分子是正四面体结构，所以该有机物中任意两个顶点原子之间都是相邻关系，即只有一种结构。

该有机物中C—F键、C—Cl键都属于极性键。

答案：B
4．下列关于甲烷与Cl2的取代反应所得产物的说法正确的是( )
A．都是有机物
B．都不溶于水
C．有一种气态物质，其余均是液体
D．除一种外均是四面体结构
解析：甲烷与Cl2反应的产物中HCl不是有机物，产物中CH3Cl、HCl是气态物质，除HCl外，其余产物均为四面体结构。

答案：D
5．若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下充分反应得到的产物：①CH3Cl，②CH2Cl2，③CHCl3，④CCl4，⑤HCl，其中正确的是( )
A．只有①⑤ B．只有③⑤
C．①②③⑤的混合物D．①②③④⑤的混合物
解析：甲烷和氯气在光照下，会发生四步取代反应，而反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的，在光照下得到产物一定是混合物且其中HCl的量最多。

答案：D
6．如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。

甲管中注入10 mL CH4，同温同压下乙管中注入50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，针管放在光亮处一段时间。

(1)下列是某同学预测的实验现象：
①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。

其中正确的是________。

(2)甲管中发生化学反应的类型为________。

(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是______。

A．水B．NaOH溶液
C．AgNO3溶液D．饱和食盐水
(4)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到________，
若再向其中滴入几滴石蕊试液，又观察到________。

解析：在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：CH 4＋Cl 2――→光CH 3Cl ＋HCl ，CH 3Cl ＋Cl 2――→
光CH 2Cl 2＋HCl ，CH 2Cl 2＋Cl 2――→光CHCl 3＋HCl ，CHCl 3＋Cl 2――→光CCl 4＋HCl 。

(1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时，二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为5∶1＞4∶1，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。

该反应进行缓慢，不会产生火花。

产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。

(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。

(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。

(4)生成的HCl 会与AgNO 3溶液反应生成AgCl 白色沉淀，同时因CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4难溶于水而看到液体分为两层，因Cl 2有剩余，若加入几滴石蕊，溶液会先变红后褪色。

答案：(1)②③ (2)取代反应 (3)B (4)液体分为两层，产生白色沉淀 溶液先变红后褪色
(时间：40分钟 分值：100分)
一、选择题(本题包括6个小题，每小题8分，共48分。

每小题只有一个选项符合题意)
1．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：C
2．在我国的南海、东海海底已发现天然气(甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。

“可燃冰”的开采有助于解决人类面临的能源危机。

下列说法不正确的是( )
A ．甲烷属于烃类
B ．在相同条件下甲烷的密度大于空气
C ．甲烷难溶于水
D ．“可燃冰”是一种极具潜力的能源
解析：甲烷难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO 2和H 2O ，所以“可燃冰”是一种极具潜力的能源，因此A 、C 、
D 正确。

答案：B
3．某煤矿发生瓦斯爆炸，造成多名矿工死伤。

瓦斯爆炸往往与矿坑中甲烷有关，下列叙述中错误的是( )
A ．点燃甲烷不必事先进行验纯
B ．甲烷燃烧放大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C ．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生
D ．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸
答案：A
4．将试管中的甲烷和氯气光照一段时间后，拔开橡胶塞，实验过程中不可能观察到的现象是( )
A ．试管中气体的黄绿色变浅
B ．试管中有火星出现
C ．试管壁上有油状液滴出现
D ．试管口有白雾
解析：甲烷和氯气光照一段时间后试管内气体颜色逐渐变浅，内壁有油状液滴出现，拔开橡胶塞试管口有少量白雾出现。

故选B 。

答案：B
5．将标准状况下的11.2 L 甲烷和22.4 L 氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为( )
A ．11.2 L
B ．22.4 L
C ．33.6 L
D ．44.8 L
解析：CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O ，因此11.2 L 甲烷与22.4 L 氧气恰好完全反应生成11.2
L 的CO 2气体。

答案：A
6．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。

下列化学反应中不属于取代反应的是( )
A ．CH 2Cl 2＋Br 2――→光照CHBrCl 2＋HBr
B ．CH 3OH ＋HCl ――→光照CH 3Cl ＋H 2O
C ．2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑
D ．CH 3—CH 2—Br ＋H 2O ――→NaOH △
CH 3—CH 2—OH ＋HBr 解析：取代反应是指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。

C 项中的反应为置换反应。

答案：C
二、非选择题(本题包括3个小题，共52分)
7．(16分)天然气作为清洁能源，在助力节能减排的同时，也带来“气荒”等问题，于是出现了“油改气”或“煤改气”。

(1)天然气主要成分的分子式是________，电子式为________，结构式为________；分子里各原子的空间分布呈________结构。

(2)天然气主要成分在空气中燃烧的实验现象是____________。

反应的化学方程式为____________________________________。

解析：天然气的主要成分是甲烷，甲烷的分子式、电子式、结构式分别为CH 4、
，甲烷分子是正四面体结构。

答案：(1)CH 4
正四面体 (2)产生淡蓝色火
焰 CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 8．(18分)3个装有CH 4和Cl 2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)CH 4和Cl 2发生的一系列反应都是________(填反应类型)反应，请写出CH 4和Cl 2反应生成一氯甲烷的化学方程式：__________。

(3)若要使0.5 mol CH 4完全和Cl 2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代产物，则生成HCl 的物质的量为________。

A ．2.5 mol
B ．2 mol
C ．1.25 mol
D ．0.5 mol
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CH 4和Cl 2的取代反应发生的现象不同。

0.5 mol CH 4生成等物质的量的4种取代产物，即0.125 mol CH 3Cl 、0.125 mol CH 2Cl 2、0.125 mol C HCl 3、0.125 mol CCl 4，生成HCl 的物质的量为n (HCl)＝0.125
mol×1＋0.125 mol×2＋0.125 mol×3＋0.125 mol×4＝1.25 mol ，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 CH 4＋Cl 2――→光照CH 3Cl ＋HCl (3)C
9．(18分)如图所示，U 形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。

将封闭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)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出反应的化学方程式：__________________________________________。

(2)若甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为______。

A ．CH 3Cl 、HCl
B ．CCl 4、HCl
C ．CH 3Cl 、CH 2Cl 2
D ．CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4、HCl
(3)反应一段时间后，U 形管右端的液面变化是________。

A ．升高
B ．降低
C ．不变
D ．无法确定
(4)若水中含有Na 2SiO 3，则在U 形管左端可观察到___________
______________________________________________________。

(5)右端玻璃管的作用是________________________________。

解析：(1)因氯气足量，若充分反应，则甲烷中的四个氢原子可完全被取代，生成四氯
化碳和氯化氢，反应的化学方程式为CH 4＋4Cl 2――→光照CCl 4＋4HCl 。

(2)甲烷与氯气的取代反应，
是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和氯化氢。

(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U 形管左端生成的氯化氢气体易溶于水且生成的有机物中只有CH 3Cl 为气体，所以压强减小，U 形管右端液面下降，左端液面升高。

(4)因左端生成的氯化氢溶于水后发生反应2HCl ＋Na 2SiO 3===H 2SiO 3(胶体)＋2NaCl ，所以可观察到有白色胶状沉淀生成。

(5)为了平衡气压，在U 形管右端插有一个玻璃管。

答案：(1)CH 4＋4Cl 2――→光照CCl 4＋4HCl (2)D (3)B (4)有白色胶状沉淀生成 (5)平衡
气压。