化学人教版必修2自我小测：第三章第一节 最简单的有机化合物——甲烷第1课时 Word版含解析

自我小测
1．为了解决东部地区的能源紧张问题，我国从新疆开发天然气，并修建了贯穿东西引气至上海的“西气东输”工程，天然气的主要成分是( )
A ．CH 4
B ．CO 2
C ．CO
D ．H 2
2．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，所以，CH 2Cl 2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，在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的重要威胁之一
D ．甲烷能使酸性KMnO 4溶液褪色
3．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况( )
A ．Ⅰ
B ．Ⅱ
C ．Ⅲ
D ．Ⅳ
4．甲烷与氯气反应可得到的有机取代产物有：①CH 3Cl 、②CH 2Cl 2、③CHCl 3、④CCl 4，若将甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下充分反应后得到的有机取代产物为
( )
A ．只有①
B ．只有③
C ．①②③
D ．①②③④
5．下列反应属于取代反应的是( )
A ．CH 4――→高温C ＋2H 2
B ．2HI ＋Cl 2===2HCl ＋I 2
C ．CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O
D ．C 2H 6＋Cl 2――→光C 2H 5Cl ＋HCl
6．某个体小煤矿经常发生瓦斯爆炸事故，几乎每次都造成多人伤亡，因此在矿井里，必须采取安全措施，如通风、严禁烟火等，而且要随时检查瓦斯的体积分数，如果空气中含甲烷5%～15%，遇到明火会发生爆炸。

发生最强烈爆炸时空气中甲烷所占的体积分数是
( )
A ．5%
B ．9.1%
C ．10.5%
D ．15%
7．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
8．一定体积的甲烷在一定量O 2中燃烧后得到的产物为CO 、CO 2和水蒸气，测得混合气体的质量为49.6 g ，将混合气体缓慢经过无水CaCl 2时，CaCl 2质量增加25.2 g ，则原混合气体中CO 2的质量为( )
A ．12.5 g
B ．13.2 g
C ．19.7 g
D ．24.4 g
9．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气3种无色气体的方法，是将它们( )
A ．先后通入溴水和澄清石灰水
B ．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C ．点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯
D ．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水
10．关于取代反应和置换反应的下列说法中，正确的是( )
A ．取代反应和置换反应中一定都有单质生成
B ．取代反应和置换反应都属于氧化还原反应
C ．取代反应大多是可逆的，反应速率慢，而置换反应一般是单向进行的，反应速率快
D ．取代反应和置换反应的产物都是唯一的，不会有多种产物并存的现象
11．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 CH 4，同温、同压下乙管中注入50 mL Cl 2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，针管用
日光照射一段时间。

(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)甲管中发生的化学反应类型为__________。

(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是______。

A ．水
B ．氢氧化钠溶液
C ．硝酸银溶液
D ．饱和食盐水
(4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO 3溶液的小试管中会观察到__________，若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到_________________________________。

12．已知某种气态化石燃料含有碳和氢两种元素。

为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量分数，可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体全部通入如图所示的装置，得到如表所列的实验数据(U 形管中干燥剂只吸收水蒸气且假设产生的气体完全被吸收)。

(1)实验完毕后，生成物中水的质量为________ g 。

假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为________ g 。

(2)生成的水中氢元素的质量为________ g 。

(3)生成的CO 2中碳元素的质量为________ g 。

(4)气态化石燃料中碳元素与氢元素的质量比为________。

13．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下：
根据设计要求回答：
(1)B 装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③____________。

(2)设V (Cl 2)V (CH 4)
＝x ，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x 值应________。

(3)D 装置的石棉中均匀混有KI 粉末，其作用是__________________。

(4)E 装置的作用是__________________(填序号)。

A ．收集气体
B ．吸收氯气
C ．防止倒吸
D ．吸收氯化氢
(5)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：_______________________________。

(6)E装置除盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为____________。

该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为________(填序号)。

a．CH4b．CH3Cl c．CH2Cl2d．CHCl3e．CCl4
参考答案
1．
解析：天然气的主要成分是CH 4。

答案：A
2．
解析：A 中，由于甲烷是正四面体结构，四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系，故CH 2Cl 2只有一种构型。

B 中，CH 4只能跟氯气在光照下反应，与氯水不反应。

D 中，CH 4比较稳定，不能被酸性KMnO 4溶液氧化。

答案：C
3．
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
4．
解析：甲烷与氯气发生取代反应属于连锁反应，产物中四种氯代甲烷都有。

答案：D
5．
解析：取代反应是有机物分子内的原子或原子团被其他原子或原子团所代替，只有D 符合。

答案：D
6．
解析：爆炸极限是指可燃性气体与空气的混合物点燃能发生爆炸的浓度范围。

事实上在这个浓度范围内爆炸强弱程度不同，其中有一个爆炸最强点，它所要满足的条件是：在混合气体中，可燃性气体与助燃性气体的体积比恰好是完全反应时的比值。

根据反应CH 4＋2O 2――→点燃
CO 2＋2H 2O ，恰好完全反应时V (CH 4)∶V (O 2)＝1∶2，空气中氧气所占的体积比约为15，甲烷占混合气体的体积分数约为11＋10
×100%＝9.1%。

答案：B
7．
解析：CH 4＋2O 2点燃,CO 2＋2H 2O ，因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，标准状况下H 2O 不是气体。

答案：A
8．
解析：CaCl 2吸收水蒸气，生成H 2O 25.2 g ，即生成1.4 mol H 2O ；根据氢原子守恒，可
得CH 4为0.7 mol ；再根据碳原子守恒，可得CO 和CO 2共0.7 mol ，可得44 g·mol －1×n (CO 2)
＋28 g·mol －1×[0.7 mol －n (CO 2)]＝49.6 g －25.2 g ，可得n (CO 2)＝0.3 mol ，m (CO 2)＝13.2 g 。

答案：B
9．
解析：CH 4、CO 和H 2与溴水、澄清石灰水都不反应，A 项不可选。

CH 4和CO 燃烧都生成CO 2，B 、D 项不可选。

干燥的冷烧杯可检验燃烧产物中是否有水生成，涂有澄清石灰水的烧杯可检验燃烧产物中是否有CO 2生成。

答案：C
10．
解析：取代反应的生成物中不一定有单质，A 错误；取代反应中替换的原子或原子团的电性相同时属非氧化还原反应，电性相反时属氧化还原反应，B 错误；取代反应是逐步进行的，因而生成物中可能会存在多种取代产物共存的现象，D 错误。

答案：C
11．
解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：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，而该针管里甲烷与氯气体积比为1∶5＜1∶4，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。

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4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。

(4)生成的HCl 会与AgNO 3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，若加入几滴石蕊，溶液会变红。

答案：(1)②③ (2)取代反应 (3)B (4)液体分为两层，产生白色沉淀 溶液变红 12．
解析：(1)生成水的质量为102.9 g －101.1 g ＝1.8 g ，广口瓶中生成的正盐即CaCO 3的质量为314.2 g －312.0 g 44 g·mol
－1×100 g·mol －1＝5 g 。

(2)生成的水中氢元素的质量为 1.8 g 18 g·mol
－1×2 g·mol －1＝0.2 g 。

(3)生成的CO 2中碳元素的质量为314.2 g －312.0 g 44 g·mol
－1×12 g·mol －1＝0.6 g 。

(4)碳元素与氢元素的质量比为0.6∶0.2＝3∶1。

答案：(1)1.8 5 (2)0.2 (3)0.6 (4)3∶1
13．
解析：(1)B 装置的三个作用：①控制气流速度从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。

(2)当发生反应：CH 4＋4Cl 2――→光CCl 4＋4HCl 时生成HCl 气体最多，所以要保证V (Cl 2)V (CH 4)
＝x ≥4。

(3)KI 能吸收多余的Cl 2，反应的化学方程式为Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2。

(4)E 装置既吸收反应生成的HCl 气体，同时还防止倒吸。

(5)根据信息知黑色小颗粒应为炭粉，根据原子守恒应为CH 4＋2Cl 2――→强光C ＋4HCl 。

(6)分离难溶于水的油状液体可用分液法。

答案：(1)干燥混合气体 (2)大于或等于4 (3)吸收过量的氯气 (4)CD (5)CH 4＋2Cl 2――→强光C ＋4HCl
(6)分液 ab。