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高中化学苏教版必修2课时跟踪检测：（十三）天然气的利用甲烷含答案

发布时间：2020-04-11 10:05:59 来源：文档文库

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课时跟踪检测（十三）天然气的利用甲烷

1．右图是某物质分子的比例模型，该物质的分子式是(　　)

A．NH3　　　　　　　　　 B．CH4

C．H2O D．C2H4

解析：选B　从图上看出，符合甲烷的结构。

2．光照对下列反应几乎无影响的是(　　)

A．氢气与氯气　　　　　　　 B．甲烷与氯气

C．甲烷与氧气 D．次氯酸分解

解析：选C　CH4与O2反应需点燃；H2与Cl2反应可光照，也可点燃；CH4与Cl2光照发生取代反应；2HClO2393b3224b79edecb3679156a995dd80.png2HCl＋O2↑。

3．有下列物质：①氯气；②硝酸；③溴水；④烧碱；⑤氧气；⑥酸性KMnO4溶液，其中在一定条件下可与甲烷反应的是(　　)

A．①②③ B．④⑤⑥

C．①⑤ D．②③④⑥

解析：选C　甲烷在光照条件下可与Cl2发生取代反应，在点燃条件下可与O2反应生成CO2和H2O；甲烷与硝酸、溴水、烧碱、酸性KMnO4溶液均不发生化学反应。

4．下列反应属于取代反应的是(　　)

解析：选D　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)，D属于取代反应。

5．下列关于同系物的说法中，错误的是(　　)

A．同系物具有相同的分子式

B．同系物符合同一通式

C．相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团

D．同系物的化学性质基本相似

解析：选A　同系物结构相似，属于同一类物质，因此有同一通式，但一定不具有相同的分子式，A错误，B正确；相邻同系物在分子组成上相差一个CH2原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，D正确。

6．下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是(　　)

A．CH3Cl B．CCl4

C．CH2Cl2 D．CH4

解析：选B　甲烷和CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3均能与氯气发生取代反应，但CH4分子中的氢原子全部被取代后即CCl4与氯气不能再发生取代反应。

7．等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关实验现象和结论中，正确的是 (　　)

①反应后Cl2完全反应而CH4有剩余

②瓶内壁有油状液滴生成

③最后有CH4、Cl2、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl七种物质共存

④只有CH3Cl和HCl两种产物

A．①② B．②③

C．③④ D．①④

解析：选B　有机化学反应进行不彻底，故反应后有CH4和Cl2剩余，产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl。

8．下列叙述错误的是(　　)

A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应

B．甲烷是正四面体结构

C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3，还是CCl4，都属于取代反应

D．甲烷的四种取代物常温下均为液体

解析：选D　通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，A正确；甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，B正确；甲烷与Cl2在光照时发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl五种产物，其中四种有机产物中CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，C正确，D错误。

9．已知某烷烃的相对分子质量为30。

(1)该烷烃的分子式为________。

(2)该烷烃在光照时与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式为________________________________________________________________________，属于__________反应。

解析：烷烃的通式为CnH2n＋2，则14n＋2＝30，得n＝2，即C2H6。

答案：(1)C2H6

(2)CH3CH3＋Cl2光照,CH3CH2Cl＋HCl　取代

10．如下图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲中注入10 mL CH4，同温同压下乙中注入50 mL Cl2，将乙中气体推入甲中，用漫散光照射一段时间，气体在甲中反应。

(1)下列是某同学预测的实验现象：

①气体最终变为红色；②实验过程中，甲中活塞向内移动；③甲中内壁有油珠；④产生火花。

其中正确的是　　　　。

(2)甲管中发生反应的反应类型为　　　　。

(3)反应后，甲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溶液，又观察到__________。

解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4＋Cl2be672a3b31662400f691a363fa3a7ea0.pngCH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2be672a3b31662400f691a363fa3a7ea0.pngCH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2be672a3b31662400f691a363fa3a7ea0.pngCHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2be672a3b31662400f691a363fa3a7ea0.pngCCl4＋HCl。

(1)理论上，甲烷与氯气按体积比为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，最终气体中仍有氯气。反应过程中不会产生火花。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，甲中活塞向内移动。

(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AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊溶液，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

1．下列物质互为同系物的是(　　)

C．CH3CH2Cl与CH2ClCH2Cl

D．CH4与CH3CH2Cl

解析：选B　A项为同种物质，B项互为同系物，C项所含氯原子数不同，分子组成不是相差一个CH2原子团或其倍数，D项不是同一类别的物质，故不属于同系物。

2．将甲烷与氯气按1∶3的体积比混合于一试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处(如图所示)，下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是(　　)

A．试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升

B．生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体

C．试管内壁有油状液滴形成

D．试管内有少量白雾

解析：选B　A项，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应，生成物均没有颜色，所以气体颜色变浅，氯化氢溶于水后导致试管内液面上升，正确；B项，甲烷和氯气反应的生成物只有一氯甲烷和HCl在标准状况下是气体，错误；C项，二氯甲烷和三氯甲烷都是液态有机物，所以试管内壁有油状液滴生成，正确；D项，该反应中有氯化氢生成，氯化氢遇空气中的水蒸气形成白雾，正确。

3．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是 (　　)

A．点燃—通入澄清石灰水—加入溴的四氯化碳溶液

B．点燃—罩上小烧杯—加入澄清石灰水

C．点燃—通入澄清石灰水

D．点燃—通入酸性KMnO4溶液

解析：选B　根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，H2燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2。在火焰的上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和H2，没有水雾的是CO；然后在有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。

4．甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是 (　　)

A．CH3Cl只有一种结构

B．CH2Cl2只有一种结构

C．CHCl3只有一种结构

D．CH4中含有4个C—H共价键

解析：选B　甲烷分子无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都是成立的，CH2Cl2若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即和，若是正四面体结构，则其结构只有一种。无论是正四面体结构还是正方形结构，CH4中含有4个C—H共价键。

5．1 mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔Cl2发生取代反应(　　)

A．4 mol　　　　　 B．8 mol

C．2 mol D．6 mol

解析：选D　乙烷的分子式为C2H6,1 mol Cl2只能取代烷烃中的1 mol H原子，故1 mol乙烷最多与6 mol Cl2发生取代反应。

6．有两种气态烷烃组成的混合物，标准状况下的密度为1.16 g·L－1，则关于混合物的组成判断正确的是(　　)

A．一定有甲烷

B．一定有乙烷

C．一定是甲烷和乙烷的混合物

D．可能是乙烷和丙烷的混合物

解析：选A　混合气体的平均摩尔质量是M(平均)＝1.16 g·L－1×22.4 L·mol－1＝26 g·mol－1，即平均相对分子质量为26，在烷烃中相对分子质量小于26的只有甲烷，因此一定含有甲烷。

7．将0.2 mol下列烃完全燃烧后，生成的气体缓缓通入0.5 L 2 mol·L－1的NaOH溶液中，生成正盐和酸式盐的物质的量之比为1∶3，则该烷烃是(　　)

A．乙烷 B．丙烷

C．丁烷 D．戊烷

解析：选C　设该烷烃分子中含有n个C原子，则完全燃烧产生CO2的物质的量是0.2n mol。n(NaOH)＝0.5 L×2 mol·L－1＝1 mol；又设产生的Na2CO3的物质的量为a mol，则NaHCO3为3a mol，根据钠原子守恒可得2a＋3a＝1，解得a＝0.2 mol，所以Na2CO3为0.2 mol，NaHCO3为0.6 mol；根据碳原子守恒可得0.2n＝0.8，n＝4，因此该烷烃是丁烷。

8．在一定的温度、压强下，向100 mL CH4和Ar的混合气体中通入400 mL O2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460 mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为(　　)

A．1∶4 B．1∶3

C．1∶2 D．1∶1

解析：选A　Ar是稀有气体，不参与反应，反应前后气体的体积变化由CH4燃烧生成的水引起。反应前后气体的体积变化为100 mL＋400 mL－460 mL＝40 mL。

设混合气体中CH4的体积为x。

CH4＋2O22cb8d4b74e4a59fe87d75ef80c9218df.pngCO2＋2H2O　ΔV减小

1 mL 2 mL 1 mL 2 mL

x 40 mL

x＝20 mL

Ar的体积为100 mL－20 mL＝80 mL，CH4与Ar的体积之比为1∶4，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，即n(CH4)∶n(Ar)＝1∶4。

9．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。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图。

根据要求填空：

(1)写出CH4与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式：

________________________________________________________________________。

(2)B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；

③________________________________________________________________________。

(3)D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是______________________。

(4)E装置中除了有盐酸生成外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为________________。

(5)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是________ (填编号)。

A．CH4　　　B．CH3Cl　　　C．CH2Cl2

D．CHCl3 E．CCl4

解析：(1)CH4与Cl2反应生成的一氯代物为CH3Cl，则化学方程式为CH4＋Cl2be672a3b31662400f691a363fa3a7ea0.pngCH3Cl＋HCl。

(2)B装置盛有浓硫酸，具有吸水性，所以B装置的第③种作用为干燥甲烷和氯气。

(3)Cl2与CH4反应可能有部分Cl2剩余，Cl2能与KI反应生成I2和KCl，所以D装置中石棉上吸附着的KI饱和溶液及KI粉末的作用是除去未反应的Cl2。

(4)CH4与Cl2反应生成的CH3Cl和HCl是气体，HCl易溶于水而CH3Cl难溶于水，液体分层，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液。

(5)反应物CH4可能有剩余，生成物CH3Cl为气体，尾气的主要成分是CH4和CH3Cl。

答案：(1)CH4＋Cl2be672a3b31662400f691a363fa3a7ea0.pngCH3Cl＋HCl

(2)干燥甲烷和氯气　(3)除去未反应的Cl2　(4)分液　(5)AB

10．(1)完全燃烧0.1 mol某烃，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱液，实验结束后，称得浓硫酸增重9 g，浓碱液增重17.6 g。该烃的化学式为________，并写出其所有可能的结构简式：____________。

(2)某烃2.2 g，在O2中完全燃烧，生成6.6 g CO2和3.6 g H2O，在标准状况下其密度为1.964 3 g·L－1，其化学式为________________。

(3)某烷烃的相对分子质量为128，该烷烃的化学式为______________。

(4)在120 ℃和101 kPa的条件下，某气态烃和一定质量的氧气混合气体，点燃完全反应后再恢复到原来的温度时，气体体积缩小，则该烃分子内的氢原子个数________。

A．小于4　　　　　　 B．大于4

C．等于4 D．无法判断

解析：(1)0.1 mol烃中，n(C)＝8f117c33c83c51b7b7e55678a5c4ea13.png＝0.4 mol，n(H)＝633a9353d58af16a19e289d6cf75e399.png×2＝1 mol，则每个烃分子中含4个C原子、10个H原子，即分子式为C4H10。该烃结构简式有二种：CH3—CH2—CH2—CH3，。

(2)该烃的摩尔质量M＝22.4 L·mol－1×1.964 3 g·L－1＝44 g·mol－1，烃分子中n(C)∶n(H)＝8fd92ef8665901c251f79915db9fb731.png∶3ad5f375f1db4c25aa3bdfe82ad93d85.png×2＝3∶8，最简式为C3H8，最简式相对分子质量为44，故化学式为C3H8。