13 课时精练(十一) 天然气的利用 甲烷-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（苏教版2019）

课时精练(十一)　天然气的利用　甲烷 (本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！) [基础达标练] 1．下列关于甲烷的说法不正确的是(　　) A．甲烷分子具有正四面体结构 B．甲烷是无色无味的气体 C．甲烷是最简单的烷烃 D．甲烷能使溴水褪色 D　[甲烷的四个顶点的氢原子呈空间对称，处于完全相同的环境，具有正四面体结构，故A正确；通常情况下，甲烷是一种无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小，故B正确；烷烃里分子组成最简单的是含有1个碳原子的甲烷，故C正确；仅含碳氢单键的甲烷不能与溴水反应，溶液不会褪色，故D错误。] 2．科学家对探测器发回的数据进行了分析，发现土卫六的大气层中含有95%的氮气，剩余的气体为甲烷和其他碳氢化合物。下列关于碳氢化合物的叙述正确的是(　　) A．碳氢化合物的通式为CnH2n＋2 B．燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物 C．有些烷烃在光照下不能与氯气发生取代反应 D．碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数 D　[A.碳氢化合物是指只有碳、氢两种元素组成的化合物，不止包括烷烃，烷烃的通式为CnH2n＋2，A错误；B.燃烧产物为二氧化碳和水的化合物不一定是碳氢化合物，化学式为CxHyOz的有机物的燃烧产物也是二氧化碳和水，B错误；C.烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一， C错误；D.因为碳原子的相对原子质量(12)为偶数，烃分子中的氢原子个数也一定为偶数，所以碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数，D正确；故选D。] 3．下列有关说法不正确的是(　　) A．具有相同通式的有机物不一定互为同系物 B．分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的化合物不一定互为同系物 C．所有的烷烃之间一定互为同系物 D．两个相邻同系物的相对分子质量一定相差14 C　[同系物一定有相同的通式，而通式相同，不一定互为同系物，如均符合通式CnH2n的烯烃与环烷烃就不互为同系物，故A正确；分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的化合物，结构不一定相似，不一定互为同系物，如乙烯和环丙烷等，故B正确；碳原子数不相同的烷烃之间一定互为同系物，故C错误；两个相邻同系物的相对分子质量相差14，故D正确。] 4．下列关于烷烃的说法中，正确的是(　　) A．在光照条件下，1 mol CH4被氯气彻底取代生成CCl4，至少需要2 mol Cl2 B．烷烃化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化 C．烷烃高温发生分解反应，可得到一系列重要的化工基本原料和燃料 D．将乙烷与氯气按体积比1∶1混合，光照条件下就可得到纯净的CH3CH2Cl C　[A.甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代物和氯化氢，则若1 mol 甲烷与氯气在光照条件下彻底取代生成四氯化碳，至少需要4 mol 氯气，故A错误；B.烷烃化学性质比较稳定，但能在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，故B错误；C.烷烃高温下会发生裂化反应生成短链的气态烃和液态烃，可得到一系列重要的化工基本原料和燃料，故C正确；D.乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，反应得到的是氯代乙烷，不可能得到纯净的一氯乙烷，故D错误；故选C。] 5．无机化学反应类型包括四个基本反应类型、氧化还原反应等，在有机化学反应中反应类型与无机反应截然不同，有机物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所替代的反应叫取代反应。下列化学反应中不属于取代反应的是(　　) A．CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBr B．CH3OH＋HClCH3Cl＋H2O C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ D．CH3—CH2—Br＋NaOHCH3—CH2—OH＋NaBr C　[A反应的特征是CH2Cl2中一个氢原子被溴原子代替，属于取代反应，A项错误；B反应的特征是CH3OH中的羟基(—OH)被氯原子取代，属于取代反应，B项错误；C反应为置换反应，不是有机反应，更不是取代反应，C项正确；D反应的特征是CH3CH2Br中的溴原子被羟基取代，属于取代反应，D项错误。] 6．(2022·宁蒗县第一中学下学期月考)如图所示，U形管的左端用橡胶塞封闭，充有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有漫射光的地方让混合气体缓慢反应一段时间。 (1)假设甲烷与氯气反应充分，且只生成一种有机物，写出发生反应的化学方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)经过几个小时的反应，U形管右端的水面变化是____________。 A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 (3)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到____________。 (4)右端玻璃管的作用是____________。 (5)若把1体积的CH4和4体积的Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒置在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象是____________。 ①黄绿色逐渐消失 ②试管壁上有油珠出现 ③水位在试管内上升到一定高度 ④水槽内有少量晶体析出 ⑤液面上有白雾 A．①③ B．①②③ C．①②③④⑤ D．①②③④ 解析：　(1)光照条件下甲烷与氯气发生取代反应，根据题意，甲烷和氯气以1∶4完全反应，且只生成一种有机物，说明甲烷中的H原子全部被取代生成四氯化碳，化学方程式为CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl；(2)氯气和甲烷在光照条件下发生取代反应，产物中HCl易溶于水，有机产物中只有一氯甲烷为气态，其余均为液态，所以气体的体积会减小，左侧压强降低，液面升高，右侧的液面会降低，故选B；(3)取代反应产物中有HCl，HCl会和硅酸钠反应生成硅酸沉淀，所以会观察到有白色胶状沉淀生成；(4)反应过程中U形管内压强会降低，玻璃管连接大气，可以平衡压强；(5)①氯气是黄绿色气体，氯代甲烷和氯化氢都是无色气体，光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化氢，所以气体颜色变浅，最终逐渐消失，故①正确；②二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳常温下都是液态有机物且不溶于水，所以瓶内壁有油状液滴生成，故②正确；③该反应中有氯化氢生成，氯化氢极易溶于水导致试管内压强减小，水进入试管水位上升到一定高度，故③正确；④氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大，导致氯化钠固体析出，故④正确；⑤因为生成的氯化氢溶于水，液面上不会产生白雾，故⑤错误；综上分析①②③④符合题意，故答案为D。 答案：　(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl (2)B (3)有白色胶状沉淀生成 (4)平衡压强 (5)D [能力提升练] 7．(2023·厦门第一中学期中)若要将0.6 mol 甲烷完全和氯气发生取代反应，并且生成相同物质的量的四种取代物，则需要氯气的物质的量为(　　) A．2.5 mol B．4.5 mol C．1.5 mol D．0.6 mol C　[光照下，甲烷与氯气发生多次取代反应，分别生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，每生成1 mol 上述有机物耗氯气依次为1 mol，2 mol，3 mol，4 mol。生成四种氯代物的物质的量相等，设为x mol，4x mol＝0.6 mol，x＝0.15，n(Cl2)＝0.15 mol ×1＋0.15 mol×2＋0.15 mol ×3＋0.15 mol ×4＝1.5 mol，故选C。] 8．一定条件下，两种气态烃的混合物共1 mol，在空气中完全燃烧生成1.5 mol CO2和2 mol水蒸气。关于该混合物的说法正确的是(　　) A．一定有甲烷 B．一定有乙烷 C．一定含有甲烷，可能含有乙烷 D．可能是甲烷和丙烷的混合物 A　[设混合烃的平均分子式为CxHy，则有 CxHy＋O2xCO2　＋　H2O(g) 1 x 1 mol 1.5 mol 2 mol 列式解得：x＝1.5，y＝4 即混合烃的平均分子式为C1.5H4，则其中一定含有CH4，且另一种烃的1个分子中含有4个H。] 9．按要求完成下列填空： (1)同温同压下烷烃A蒸气的密度是H2的15倍，烷烃A的分子式：___________________________________________________________________________； 结构简式______________________________________________________。 (2)烷烃B的分子中含有200个氢原子，烷烃B的分子式：_______________________。 (3)含有5个碳原子的烷烃D，的分子式： ________________________________________________________________________。 (4)分子中含有22个共价键的烷烃的分子式： ________________________________________________________________________。 解析：　烷烃的通式为CnH2n＋2，烷烃的相对分子质量为14n＋2。(1)密度之比等于摩尔质量之比，就等于相对分子质量之比，A的相对分子质量为15×2＝30＝14n＋2，解得n＝2，所以A的分子式为C2H6；(2)烷烃B的分子中含有200个氢原子，即2n＋2＝200，解得：n＝99，所以B的分子式为C99H200；(3)含有5个碳原子的烷烃D的分子式：C5H12；(4)烷烃的通式为CnH2n＋2，含有的共价键数目为3n＋1，该烷烃有22个共价键，则：3n＋1＝22，解得n＝7，所以该烷烃中碳原子数目为7，分子式为C7H16。 答案：　(1)C2H6　CH3CH3　 (2)C99H200　 (3)C5H12 (4)C7H16 学科网（北京）股份有限公司 $$