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課時分層作業(yè)(十一)　甲烷 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標練] 1．下列關于有機物的說法正確的是(　　) A．有機物只能存在于動植物體內，不能通過人工的方法合成 B．有機物只含有碳、氫兩種元素 C．含碳元素的化合物不一定屬于有機物 D．烴是指燃燒后只生成CO2和H2O的有機物 C　[A項，有機物可以通過人工合成的方法合成；B項，有機物可以含C、H、O、N、P等；C項，CO2、CaCO3為無機物；D項，烴的含氧化合物燃燒也只生成CO2和H2O。] 2．以下關于甲烷的說法中錯誤的是(　　) A．甲烷分子是由極性鍵構成的分子 B．甲烷分子具有正四面體結構 C．甲烷分子中四個C—H是完全等同的鍵 D．甲烷分子中具有非極性鍵 D　[甲烷分子的正四面體結構中，四個鍵的長度、角度相等，四個氫原子的位置一樣，分子中的C—H為極性鍵。] 3．下列關于甲烷的敘述正確的是(　　) A．甲烷分子的立體構型是正四面體，所以CH2Cl2有兩種不同構型 B．甲烷可以與氯氣發(fā)生取代反應，因此，可以使氯水褪色 C．甲烷能夠燃燒，在一定條件下會發(fā)生爆炸，因此，是礦井安全的重要威脅之一 D．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色 C　[A中，由于甲烷是正四面體結構，四個頂點中任意兩個氫原子都是相鄰關系，故CH2Cl2不存在不同構型；B中，CH4只能跟氯氣在光照下反應，與氯水不反應；D中，CH4比較穩(wěn)定，不能被酸性KMnO4溶液氧化。] 4．下列反應屬于取代反應的是(　　) 【導學號：43722141】 A．C2H4＋3O22CO2＋2H2O B．Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu C．NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3 D．CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl 【答案】　D 5．把純凈的甲烷和氯氣混合于集氣瓶中，用玻璃片蓋住瓶口，放在光亮的地方，片刻后移動玻璃片，留一條縫，此時觀察到的現象有：①發(fā)生爆炸；②瓶口有白霧；③瓶內氣體顏色變淺；④瓶內有油狀物。其中正確的是(　　) A．①②③　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ B　[CH4和Cl2在光照條件下生成CH3Cl(氣體)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，隨著反應的進行，Cl2不斷被消耗，黃綠色逐漸消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下均為無色液體，故瓶壁上有油狀液滴生成，所生成的HCl遇空氣中的水分形成白霧，故②③④正確；因為不是強光照射，混合物不會發(fā)生爆炸，故①不正確。] 6．某有機物在氧氣中充分燃燒，生成的CO2和H2O的物質的量之比為1∶2，下列說法中正確的是(　　) A．分子中C、H、O原子個數之比為1∶2∶3 B．分子中C、H原子個數之比為1∶2 C．分子中可能含有氧原子 D．此有機物的最簡式為CH4 C　[根據有機物在氧氣中燃燒時生成的CO2與H2O的物質的量之比為1∶2，推知有機物分子中C、H原子的個數比為1∶4，但不能說明其最簡式為CH4，因為該分子中還可能含有氧原子，故C正確。] 7.如圖所示，一端封閉的U形管，封閉著的一端有CH4和Cl2的混合氣體，在水平部分有一段氣柱，已知液體與氣體不反應，使CH4與Cl2在稍暗的光線下緩慢反應，則中間氣柱的長度如何變化(假設中間氣柱未移出U形管的水平部分)(　　) 【導學號：43722142】 A．變大 B．變小 C．不變 D．難以確定 A　[本題考查化學與物理知識，發(fā)生的反應為： CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl 上述反應只有一個反應的產物CH3Cl是氣體，其余CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是液體，反應后體積減少，故左邊液柱高度上升，而右邊液柱高度下降，那么對中間氣柱的壓強減小，則體積變大。] 8．如圖所示，某氣體X可能由H2、CO、CH4中的一種或幾種組成，將X氣體點燃，將燃燒后的氣體通過A、B兩個洗氣瓶。試根據實驗現象回答下列問題： 【導學號：43722143】 (1)若A洗氣瓶的質量增加，B洗氣瓶的質量不變，則X氣體是________。 (2)若A洗氣瓶的質量不變，B洗氣瓶的質量增加，則X氣體是________。 (3)若A、B兩個洗氣瓶的質量都增加，則X氣體可能是________。 【解析】　寫出三種氣體燃燒反應的化學方程式，然后根據濃硫酸吸水，澄清石灰水吸收CO2可得：(1)若A瓶質量增加，B瓶質量不變，說明氣體X燃燒只生成水，X為H2；(2)若A瓶質量不變，B瓶質量增加。說明氣體X燃燒只有CO2生成，故X為CO；(3)若A、B兩瓶質量都增加，說明氣體X燃燒產物既有H2O又有CO2，故X氣體為不確定成分。它可以是CH4，也可以是以下組合：H2與CO；H2與CH4；CO與CH4；H2與CO和CH4。 【答案】　(1)H2　(2)CO　(3)CH4或H2和CO或H2和CH4或CO和CH4或H2和CO與CH4 [沖A挑戰(zhàn)練] 9．能夠證明甲烷分子的空間結構為正四面體的事實是(　　) A．甲烷分子中4個C—H鍵的強度相同 B．甲烷分子中4個C—H鍵的長度相同 C．甲烷的一氯代物只有1種 D．甲烷的二氯代物只有1種 D　[若甲烷為平面正方形結構，則甲烷分子中4個C—H鍵的長度和強度也可以相同，A、B不能證明；若甲烷為平面正方形結構，則二氯甲烷應有2個氯原子分別在鄰位和對位兩種結構。而實際上二氯甲烷只有1種結構，所以甲烷不是平面正方形結構，而是正四面體結構，D項能證明。] 10．下列有關甲烷的取代反應的敘述正確的是(　　) A．甲烷與氯氣的物質的量之比為1∶1，混合發(fā)生取代反應只生成CH3Cl B．甲烷與氯氣的取代反應，生成的產物中CH3Cl最多 C．甲烷與氯氣的取代反應生成的產物為混合物 D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯氣 C　[甲烷與氯氣一旦發(fā)生取代反應就不會停止在某一步，四種有機物都會產生，故得不到純凈的CH3Cl，A錯誤，C正確；甲烷與氯氣的反應中每取代1 mol氫原子，消耗1 mol氯氣，生成1 mol HCl，故產物中HCl最多，B錯誤；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯氣，D錯誤。] 11．如圖是某同學利用日常用品注射器設計的簡易實驗裝置。甲管中注入10 mL CH4，同溫同壓下乙管中注入50 mL Cl2，將乙管氣體推入甲管中，氣體在甲管中反應，針管放在光亮處一段時間。 【導學號：43722144】 (1)下列是某同學預測的實驗現象： ①氣體最終變?yōu)闊o色；②實驗過程中，甲管活塞向內移動；③甲管內壁有油珠；④產生火花。 其中正確的是________。 (2)甲管中發(fā)生化學反應的類型為________。 (3)反應后，甲管中剩余氣體能用下列試劑吸收的是________。 A．水 B．NaOH溶液 C．AgNO3溶液 D．飽和食鹽水 (4)反應后，若將甲中的物質推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到____________________________，若再向其中滴入幾滴石蕊試液，又觀察到___________________________________________________________________。 【解析】　在光照條件下，甲烷與氯氣發(fā)生反應：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。 (1)理論上，甲烷與氯氣體積比為1∶4時，二者恰好完全反應，而甲中氯氣與甲烷體積比為5∶1>4∶1，說明氯氣過量，反應后仍有氯氣剩余，為黃綠色。該反應進行緩慢，不會產生火花。產物中只有氯化氫和一氯甲烷為氣體，所以氣體的總物質的量減小，內部壓強減小，甲管活塞向內移動。 (2)甲烷分子中的四個氫原子可被氯原子逐一取代，故甲管中發(fā)生的是取代反應。 (3)剩余氣體中含有氯氣和氯化氫，可用氫氧化鈉溶液吸收剩余氣體。 (4)生成的HCl會與AgNO3溶液反應生成AgCl白色沉淀，同時因CH2Cl2、CHCl3、CCl4難溶于水而看到液體分為兩層，因Cl2有剩余，若加入幾滴石蕊，溶液會先變紅后褪色。 【答案】　(1)②③　(2)取代反應　(3)B (4)液體分為兩層，產生白色沉淀　溶液先變紅后褪色