第一节 第1课时 甲烷

第一节最简单的有机化合物——甲烷
第1课时甲烷
(时间:30分钟)
基础达标
1.“可燃冰”又称“天然气水合物”,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体积的天然气。

下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是( C )
A.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源
B.“可燃冰”是一种比较洁净的能源
C.“可燃冰”提供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,因其燃烧后产物只有CO2和H2O,是一种比较洁净的能源;又因其在海底中储量丰富,将成为人类丰富的重要能源,故A、B、D均正确。

C中,水和油的元素组成不同,“水变油”违反元素守恒定律。

2.下列关于有机物的叙述中,正确的是( D )
A.只含有碳元素和氢元素
B.一定含有氧元素
C.都可以燃烧
D.都是含碳元素的化合物
解析:有机物的定义是指含有碳元素的化合物,主要包括烃和烃的含氧衍生物(后续学到),大部分有机物可以燃烧(但CCl4不燃烧)。

有机物中的烃类仅由C、H两种元素组成,不含氧元素。

3.下列反应属于取代反应的是( D )
A.CH4C+2H2
B.2HI+Cl22HCl+I2
C.CH4+2O2CO2+2H2O
D.CH4+Cl2CH3Cl+HCl
解析:A属于分解反应,B属于置换反应,C属于氧化还原反应(燃烧)。

要注意取代反应与置换反应的区别。

4.下列关于甲烷的叙述正确的是( C )
A.甲烷分子的空间构型是正四面体,所以,CH2Cl2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KMnO4溶液褪色
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CH2Cl2不存在不同构型。

B中,CH4只能跟氯气在光照下反应,与氯水不反应。

D中,CH4比较稳定,不能被KMnO4溶液氧化。

5.把1 mol甲烷和4 mol氯气组成的混合气体充入到大试管中将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里,放在光亮处,一段时间后,推测可能观察到的现象( D )
①黄绿色逐渐消失②试管壁上有油珠③试管内水面上升④水槽内有少量晶体析出
A.只有①③
B.只有①②③
C.只有①③④
D.①②③④
解析:氯气被消耗后,黄绿色消失。

生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体,又因为氯气被消耗,气体的体积减小,试管内水面上升。

生成的HCl溶于水降低了NaCl的溶解度,有NaCl析出。

6.如图所示,集气瓶内充满某混合气体,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,
则集气瓶中的气体可能是( D )
①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2
A.①②
B.②④
C.③④
D.②③
解析:从题目的叙述情况看,所选气体组必须是与水作用后混合气体总体积减小的,此时应注意CH4与Cl2的取代反应生成HCl,HCl易溶于水,因此应选D。

7.氯仿(CHCl3)可作麻醉剂,但常因保存不妥而被氧气氧化,产生剧毒物质光气(COCl2),其化学反应方程式为2CHCl3+O22HCl+2COCl2,为了防止事故的发生,在使用前需检验氯仿是否变质,应选用的试剂是
( C )
A.氢氧化钠溶液
B.盐酸
C.硝酸银溶液
D.水
解析:氯仿变质生成有毒光气的同时必有HCl生成,只要验证有HCl生成即可,AgNO3溶液是检验HCl的有效试剂。

8.1 mol甲烷和Cl2发生取代反应,待反应完成后,测得四种取代物的物质的量相等,则消耗Cl2的物质的量为( C )
A.0.5 mol
B.2 mol
C.2.5 mol
D.4 mol
解析:依据CH4与Cl2的取代反应规律可知:1个Cl2分子取代1个H原子,同时生成1个HCl分子。

所以由碳原子守恒可得,产生四种取代产物均为0.25 mol,生成0.25 mol CH3Cl需消耗n(Cl2)=0.25 mol,生成0.25 mol CH2Cl2需消耗n(Cl2)=0.5 mol,生成0.25 mol CHCl3需消耗n(Cl2)=0.75 mol,生成0.25 mol CCl4需消耗n(Cl2)=1.0 mol,因此总共消耗n(Cl2)=2.5 mol。

能力提升
9.在标准状况下,32 g CH4的物质的量为mol,它的体积为L,它所含有碳原子的数
为。

答案:2 44.8 2×6.02×1023(2N A)
10.如图,某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成,将X气体燃烧,把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶,试回答下列问题:
(1)若A洗气瓶的质量增加,B洗气瓶的质量不变,则气体X是。

(2)若A冼气瓶的质量不变,B洗气瓶的质量增加,则气体X是。

(3)若A、B洗气瓶的质量均增加,则气体X可能是。

解析:A洗气瓶中盛有浓H2SO4,用于吸收水蒸气;B洗气瓶盛有澄清石灰水,用于吸收CO2气体。

(1)中,只有H2O生成,则气体X为H2;(2)中只有CO2生成,则气体X为CO。

(3)中,既有H2O,又有CO2生成,则可能组合为:a、CH4;b、H2、CO;c、H2、CH4;d、CO、CH4;e、H2、CO、CH4等。

答案:(1)H2(2)CO
(3)CH4;H2、CO;H2、CH4;CO、CH4;H2、CO、CH4等
11.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。