2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章有機(jī)化合物第1節(jié)最簡單的有機(jī)化合物-甲烷第1課時(shí)甲烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課后限時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGE7-第1課時(shí)甲烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考點(diǎn)對(duì)應(yīng)題號(hào)基本目標(biāo)發(fā)展目標(biāo)1.有機(jī)物和烴的有關(guān)概念1,2,52.甲烷的組成、結(jié)構(gòu)及表示方法3,4,73.甲烷的性質(zhì)610,11,144.綜合應(yīng)用8,912,13,15[基本目標(biāo)]1．下列物質(zhì)中屬于有機(jī)物的是()①乙醇②食鹽③二氧化碳④甲烷⑤蔗糖⑥水⑦一氧化碳⑧碳酸鈣⑨乙酸A．①②④⑤⑨ B．①④⑤⑨C．①③④⑤⑦⑧⑨ D．①④⑤⑥B解析食鹽、水不含碳元素，二氧化碳、一氧化碳、碳酸鈣三種物質(zhì)雖含碳元素，但性質(zhì)上與有機(jī)物有很大區(qū)分，不屬于有機(jī)物。2．驗(yàn)證某有機(jī)物屬于烴，應(yīng)完成的試驗(yàn)內(nèi)容是()A．只測(cè)定它的碳、氫原子個(gè)數(shù)比B．只要證明它完全燃燒后的產(chǎn)物只有H2O和CO2C．只測(cè)定其燃燒產(chǎn)物中H2O和CO2的物質(zhì)的量的比值D．測(cè)定該試樣的質(zhì)量及試樣完全燃燒后生成H2O和CO2的質(zhì)量D解析烴僅含碳和氫兩種元素，完全燃燒的產(chǎn)物為CO2和H2O，但燃燒產(chǎn)物只有CO2和H2O的有機(jī)物不肯定是烴，它可能含有碳、氫、氧三種元素。3．“可燃冰”是海底隱藏的資源之一，其主要成分是甲烷。以下是甲烷在空氣中燃燒的微觀過程模擬圖，符合該反應(yīng)微觀過程先后依次的選項(xiàng)是()A．②③① B．①③②C．③②① D．②①③D解析甲烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，該過程中首先是分子狀態(tài)的甲烷和氧氣(圖②)，然后化學(xué)鍵斷裂形成原子(圖①)，最終原子重新組合得到二氧化碳和水(圖③)。4．甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，而不是正方形的平面結(jié)構(gòu)，其理由是()A．CHCl3只有一種結(jié)構(gòu)B．CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu)C．CH4分子受熱分解D．CH4的四個(gè)價(jià)鍵的長度和強(qiáng)度都相等B解析CH4無論是正四面體結(jié)構(gòu)還是平面正方形結(jié)構(gòu)，都符合A、C、D三項(xiàng)的說法，故不能用A、C、D項(xiàng)來確定CH4是何種結(jié)構(gòu)。若CH4是平面正方形結(jié)構(gòu)，則CH2Cl2有兩種結(jié)構(gòu)：。而CH4為正四面體結(jié)構(gòu)時(shí)，CH2Cl2就只有一種結(jié)構(gòu)。因此可由CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu)推知CH4為正四面體結(jié)構(gòu)。5．化學(xué)科學(xué)須要借助化學(xué)專用語言來描述，下列有關(guān)化學(xué)用語正確的是()A．NH3的結(jié)構(gòu)式為B．乙烷(C2H6)的最簡式為CH2C．CH4分子的比例模型為D．—CH3(甲基)的電子式為A解析氨氣的結(jié)構(gòu)式為，A項(xiàng)正確；乙烷的最簡式為CH3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)為甲烷的球棍模型，錯(cuò)誤；甲基的電子式為，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．如圖是CH4、CCl4、CH3Cl(沸點(diǎn)：－24.2℃)的球棍模型圖。下列說法正確的是()A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)B．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24L一氯甲烷含有的分子數(shù)為6.02×1022C．甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，生成的產(chǎn)物中CH3Cl最多D．四氯化碳是一種常見的有機(jī)溶劑，密度比水小B解析CH3Cl中C—H鍵與C—Cl鍵的鍵長不相等，是四面體結(jié)構(gòu)，但不是正四面體結(jié)構(gòu)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24L一氯甲烷的物質(zhì)的量為0.1mol，含有的分子數(shù)為6.02×1022，B項(xiàng)正確；甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成的產(chǎn)物中最多的是HCl，C項(xiàng)錯(cuò)誤；四氯化碳的密度比水大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7．鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣等三種無色氣體的方法是()A．通入溴水→通入澄清石灰水B．點(diǎn)燃→罩上涂有澄清石灰水的燒杯C．點(diǎn)燃→罩上干冷燒杯→罩上涂有澄清石灰水的燒杯D．點(diǎn)燃→罩上涂有澄清石灰水的燒杯→通入溴水C解析點(diǎn)燃，用干燥的燒杯可以檢驗(yàn)出是否生成水，從而確定原氣體是否含有氫元素；用涂有澄清石灰水的燒杯可檢驗(yàn)出是否生成CO2，從而確定原氣體中是否含有碳元素。8．如圖某氣體X可能由H2、CO、CH4中的一種或幾種組成，將X氣體燃燒，把燃燒后生成的氣體依次通過A、B兩個(gè)洗氣瓶。試回答下列問題：(1)若A洗氣瓶的質(zhì)量增加，B洗氣瓶的質(zhì)量不變，則氣體X是________。(2)若A洗氣瓶的質(zhì)量不變，B洗氣瓶的質(zhì)量增加，則氣體X是________。(3)若A、B兩個(gè)洗氣瓶的質(zhì)量都增加，則氣體X可能是______________。解析此題主要考查依據(jù)洗氣瓶中質(zhì)量的改變，確定原氣體X的成分。2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2O,2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2，CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O。由濃H2SO4汲取水，石灰水汲取CO2得：(1)若A瓶質(zhì)量增加，B瓶質(zhì)量不變，說明氣體X燃燒只生成水，故X為H2。(2)若A瓶質(zhì)量不變，B瓶質(zhì)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(zhì)量都增加，說明氣體X燃燒產(chǎn)物既有H2O又有CO2，故X氣體為不確定成分。它可以是CH4或以下組合：H2、CO；H2、CH4；CO、CH4；H2、CO、CH4。答案(1)H2(2)CO(3)CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CO、CH49．氯仿可作局部麻醉劑，常因保存不慎而被空氣氧化，產(chǎn)生劇毒氣體——光氣(COCl2)：2CHCl3＋O2=2COCl2＋2HCl。(1)上述反應(yīng)________(填字母，下同)。A．屬于取代反應(yīng) B．不屬于取代反應(yīng)(2)為防止事故發(fā)生，在運(yùn)用前檢驗(yàn)氯仿是否變質(zhì)可選用的試劑是________。A．NaOH(aq) B．AgNO3(aq)C．HCl(aq) D．水E．潮濕的藍(lán)色石蕊試紙 F．潮濕的無色酚酞試紙答案(1)B(2)BE[發(fā)展目標(biāo)]10．取一支硬質(zhì)大試管，通過排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣(如圖)，下列對(duì)于試管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)及現(xiàn)象的說法正確的是()A．反應(yīng)過程中試管內(nèi)黃綠色漸漸消逝，試管壁上有油珠產(chǎn)生B．甲烷和Cl2反應(yīng)后的產(chǎn)物有4種C．盛放飽和食鹽水的水槽底部不會(huì)有晶體析出D．CH4和Cl2完全反應(yīng)后液面上升，液體充溢試管A解析Cl2被消耗后，黃綠色消逝，生成的CH2Cl2、CHCl3,CCl4均為油狀液體，所以試管壁上有油珠產(chǎn)生，A項(xiàng)正確；CH4與Cl2反應(yīng)生成4種有機(jī)物和1種無機(jī)物，共有5種產(chǎn)物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4與Cl2反應(yīng)后最多的產(chǎn)物是HCl，HCl溶于飽和食鹽水會(huì)有NaCl晶體析出，C項(xiàng)錯(cuò)誤；取代產(chǎn)物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油狀液體，而CH3Cl是氣體，不溶于飽和食鹽水，故液體不會(huì)充溢試管，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11．取1mol甲烷與4mol氯氣放入一密閉容器中，在光照條件下發(fā)生反應(yīng)，充分反應(yīng)后，容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量之和肯定為()A．1mol B．4molC．5mol D．無法確定C解析CH4和Cl2的反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，生成物為混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl。依據(jù)碳原子守恒，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種物質(zhì)總的物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的甲烷的物質(zhì)的量；依據(jù)化學(xué)方程式可知，每生成1molHCl就消耗1molCl2，所以反應(yīng)生成的HCl的物質(zhì)的量等于反應(yīng)的氯氣的物質(zhì)的量，故1molCH4和4molCl2充分反應(yīng)后，容器內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量之和肯定為5mol，C項(xiàng)正確。12．將1molCH4和適量的O2在密閉容器中點(diǎn)燃，充分反應(yīng)后，CH4和O2均無剩余，且產(chǎn)物均為氣體(101kPa、120℃)，總質(zhì)量為72g，下列有關(guān)敘述不正確的是()A．若將產(chǎn)物通過堿石灰，則不能被完全汲取B．若將產(chǎn)物通過濃硫酸，充分汲取后，濃硫酸增重18gC．產(chǎn)物的平均摩爾質(zhì)量為24g·mol－1D．反應(yīng)中消耗56gO2B解析依據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，m(O2)＝72g－16g＝56g，n(O2)＝eq\f(56g,32g·mol－1)＝1.75mol，由CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O可知，若產(chǎn)物均為CO2和H2O，則需消耗2molO2，故反應(yīng)生成的產(chǎn)物應(yīng)有CO，CO既不能被堿石灰汲取，也不能被濃硫酸汲取，A項(xiàng)正確；由H原子守恒可知，反應(yīng)生成的n(H2O)＝2mol，m(H2O)＝36g，因此若將產(chǎn)物通過濃硫酸，充分汲取后，濃硫酸增重36g，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由C原子守恒可知，CO和CO2混合氣體的物質(zhì)的量等于CH4的物質(zhì)的量，即為1mol，則混合氣體的總物質(zhì)的量為1mol＋2mol＝3mol，產(chǎn)物的平均摩爾質(zhì)量為eq\f(72g,3mol)＝24g·mol－1，C項(xiàng)正確；依據(jù)以上分析可知消耗氧氣的質(zhì)量是56g，D項(xiàng)正確。13．如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解度可以忽視。將封閉有甲烷和氯氣混合氣體的裝置放置在有光照的地方，讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時(shí)間。(1)假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，請(qǐng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。(2)若題目中甲烷與氯氣的體積比為1∶1，則得到的產(chǎn)物為________。A．CH3Cl、HClB．CCl4、HClC．CH3Cl、CH2Cl2D．CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl(3)經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)，U形管右端水柱的改變是____________________________。A．上升 B．降低C．不變 D．無法確定解析(1)因Cl2足量，若充分反應(yīng)，則CH4中的4個(gè)H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，CH4＋4Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4＋4HCl。(2)甲烷與氯氣的取代反應(yīng)是一種連鎖反應(yīng)，第一步反應(yīng)一旦起先，后續(xù)反應(yīng)馬上進(jìn)行，因此四步反應(yīng)均發(fā)生，故得到4種氯代產(chǎn)物和HCl。(3)甲烷和氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng)，U形管左側(cè)生成的氯化氫氣體易溶于水，該條件下除CH3Cl外其他3種氯代物均為液體，氣體壓強(qiáng)減小，U形管右側(cè)液面下降，左側(cè)液面上升。答案(1)CH4＋4Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4＋4HCl(2)D(3)B14．晉朝人常璩在《華陽國志》里有這樣一段話：臨邛縣“有火井，夜時(shí)間映上昭。民欲其火，先以家火投之。頃許如雷聲，火焰出，通耀數(shù)十里。以竹筒盛其火藏之，可拽行終日不滅也……”請(qǐng)回答下列問題。(1)話中描述的物質(zhì)是一種最簡潔有機(jī)物——甲烷，其分子的結(jié)構(gòu)式為________________。(2)寫出“頃許如雷聲，火焰出”涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。(3)下列有關(guān)甲烷的說法正確的是(填選項(xiàng)字母)。A．它屬于化石能源B．它的分子中含有非極性鍵C．它的分子中全部原子的最外層都達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D．(2)中反應(yīng)發(fā)生時(shí)伴隨有舊鍵的斷裂和新鍵的形成(4)甲烷不僅可以干脆用來燃燒，還是重要的化工原料，它可以與水在高溫條件下反應(yīng)制得水煤氣(CO和H2)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________，反應(yīng)得到的水煤氣中CO和H2的質(zhì)量比為________。解析(1)甲烷分子的結(jié)構(gòu)式為。(2)“頃許如雷聲，火焰出”敘述的是甲烷燃燒，涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O。(3)甲烷屬于化石能源，A項(xiàng)正確；它的分子中含有極性鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；它的分子中只有碳原子的最外層達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氫原子是2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；甲烷燃燒時(shí)伴隨有舊鍵的斷裂和新鍵的形成，D項(xiàng)正確。(4)甲烷與水在高溫條件下反應(yīng)制得水煤氣(CO和H2)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4＋H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋3H2，反應(yīng)得到的水煤氣中CO和H2的質(zhì)量比為eq\f(28,3×2)＝eq\f(14,3)。答案(1)(2)CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O(3)AD(4)14：315．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)愛好小組在試驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖：依據(jù)設(shè)計(jì)要求回答：(1)B裝置有三種功能：①限制氣流速度；②勻稱混合氣體；③______________。(2)D裝置的石棉中勻稱混有KI粉末，其作用是______________。(3)E裝置的作用是________(填字母)。A．收集氣體 B．汲取氯氣C．防止倒吸 D．汲取氯化氫(4)在C裝置中，經(jīng)過一段時(shí)間的強(qiáng)光照耀，發(fā)覺硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫誕生成黑色小顆粒的化學(xué)方程式：_______________________________________。(5)裝置中除生成鹽酸外，還有有機(jī)物，從E中分別出鹽酸的最佳方法為________。該裝置還有缺陷，緣由是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣的主要成分為________(填字母)。a．CH4b．CH3Clc．CH2C