2020版新教材高中化学课时素养评价十三认识有机化合物的一般性质碳原子的成键特点(含解析)鲁教版必修2

认识有机化合物的一般性质碳原子的成键特点
(30分钟50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题7分,共21分)
1.(2019·合肥高一检测)下列说法正确的是( )
A.甲烷是易溶于水的可燃性气体
B.甲烷的电子式为H
C.CH2Cl2为正四面体结构
l4为平面正方形结构
【解析】选B。

甲烷不溶于水,CCl4是正四面体结构,CH2Cl2为四面体结构,但不是正四面体结构。

2.(2018·全国卷Ⅱ)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。

光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是 ( )
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)甲烷发生取代反应的条件;
(2)甲烷取代产物的状态及溶解性。

【解析】选D。

CH4和Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常温下是气体,难溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下是无色油状液体,难溶于水,HCl极易溶于水,故试管内气体体积减小,颜色变淡,液面上升,试管壁上有无色油状液滴出现,D项正确。

3.(2019·温州高一检测)下列化学反应中不属于取代反应的是( )
A.CH2Cl2+Br2CHBrCl2+HBr
B.CH3OH+HCl CH3Cl+H2O
C.2Na+2H2O2NaOH+H2↑
D.CH3—CH2—Br+H2O
CH3—CH2—OH+HBr
【解析】选C。

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,不是有机物参与的反应,更不是取代反应。

二、非选择题(本题包括1小题,共9分)
4.取代反应在有机化学中非常重要,图中进行的是甲烷的取代反应实验。

请根据图示回答下列问题:
(1)把1体积的甲烷和4体积的氯气组成的混合气体充入大试管中,并将试管倒立在盛有硝酸银溶液的烧杯中,然后放置在光亮处,预测观察到的现象。

提示:CH4与Cl2光照条件下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下均为无色液体,Cl2易溶于有机溶剂,使试管内壁上有黄色油滴出现;因生成的HCl易溶于水,反应后,试管内压强减小,水位在试管内上升,HCl溶于水后,与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。

(2)写出上述过程中反应的化学方程式,并指明反应的类型。

提示:甲烷与氯气的反应方程式为
CH4+Cl2CH3Cl+HCl;CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl;CH4+3Cl2CHCl3+3HCl;CH4+4Cl2CCl4+4HCl 。

反应的类型为取代反应。

生成白色沉淀的反应为HCl+AgNO3AgCl↓+HNO3,反应的类型为复分解反应。

(3)上述实验装置能否说明甲烷和氯气发生的是取代反应。

提示:甲烷与氯气的取代反应生成HCl,可以通过证明HCl生成说明此反应为取代反应,但是体系中过量的氯气会干扰实验的验证,因此本实验装置不能证明甲烷与氯气发生的是取代反应。

一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
5.(2019·泰安高一检测)在光照条件下,将1 mol CH4与Cl2反应,得到等物质的量的4种取代物,则消耗Cl2物质的量为( )
A.1 mol
B.2 mol
C.2.5 mol
D.10 mol
【解析】选C。

由于CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl,CH4+3Cl2
CHCl3+3HCl,CH4+4Cl2CCl4+4HCl。

1 mol CH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 mol,则消耗Cl2为0.25 mol+0.25 mol×2+0.25mol×3+
0.25 mol×4=2.5 mol。

【补偿训练】
(2019·玉溪高一检测)将1 mol甲烷和适量的Cl2混合后光照,充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol,则参加反应的Cl2的物质的量为( )
A.1.5 mol
B.3 mol
C.4.5 mol
D.6 mol
【解析】选B。

解答此题宜用原子守恒法。

CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的,故这四种取代物共1 mol,设CH3Cl的物质的量为x,则x+(x+0.1 mol)+(x+0.2
mol)+(x+0.3 mol)=1 mol,得x=0.1 mol,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol,含Cl原子的物质的量共为0.1 mol×1+0.2 mol×2+0.3mol×3+0.4mol×4=
3 mol。

而一个Cl2分子中只有一个Cl原子参加取代反应,因此消耗的Cl2也为
3 mol。

6.(2019·成都高一检测)下列各组内的物质不属于同系物的是( )
A.CH3CH3CH3CH2CH2CH2CH3
B.CH2CH2CH2CH—CH3
CH3CH CHCH3
C.
D.CH3CH2CH2CH2CH3
【解析】选D。

D中三种物质分子式均为C5H12,不符合同系物的定义,故不属于同系物。

二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
7.(2019·新乡高一检测)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。

将封闭有甲烷和氯气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,请写出化学方程式:__。

(2)若题目中甲烷与氯气的体积之比为1∶1,则得到的产物为________(填字母编号)。

A.CH3Cl HCl
l4HCl
C.CH3Cl CH2Cl2
D.CH3Cl CH2Cl2CHCl3CCl4HCl
(3)经过几个小时的反应后,U形管右端的水柱变化是______(填字母编号)。

A.升高
B.降低
C.不变
D.无法确定
(4)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察到________________________。

(5)右端玻璃管的作用是______________________。

【解析】(1)因Cl2足量,若充分反应,则CH4中的四个H原子可完全被取代,生成CCl4和
HCl,CH4+4Cl2CCl4+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HCl。

(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应,U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水,压强减小,U形管右侧液面下降,左侧液面上升。

(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HCl+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaCl,所以观察到有白色胶状沉淀生成。

(5)为了平衡气压,在U形管右侧插有一个玻璃管。

答案:(1)CH4+4Cl2CCl4+4HCl (2)D (3)B (4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压。