课时跟踪检测(12) 天然气的利用 甲烷-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册配套练习word（苏教版）

课时跟踪检测(十二)　天然气的利用　甲烷 一、选择题 1.我国在南海进行的可燃冰试采获得成功,成为全球第一个获得可燃冰连续稳定产气的国家。可燃冰是天然气与水相互作用形成的晶体物质,主要存在于冻土层和海底大陆架中。下列说法正确的是 (　　) ①甲烷属于烃类　②相同条件下,甲烷的密度大于空气的密度　③甲烷难溶于水　④可燃冰是一种极具潜力的能源　⑤青藏高原可能存在巨大体积的“可燃冰” A.①③④⑤　　　　　　 B.②③④⑤ C.①②③⑤ D.①②④⑤ 2.如图所示均能表示甲烷的分子结构,下列说法错误的是 (　　) A.Ⅰ将各原子看成了质点,为空间结构示意图 B.Ⅱ为电子式,表示甲烷分子中有8个电子 C.Ⅲ为球棍模型,棍代表甲烷分子内含有的共价键 D.Ⅳ为空间填充模型,能表示出甲烷的空间结构及各原子的相对大小 3.下列关于甲烷的叙述中,错误的是 (　　) A.通常情况下,甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应 B.甲烷化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化 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.甲烷的四种有机取代产物都难溶于水 4.下列反应不属于取代反应的是 (　　) A.CH4+2O2CO2+2H2O B.CH2Cl2+Br2CHBrCl2+HBr C.CH3—CH2—Br+H2OCH3—CH2—OH+HBr D.CHCl3+HFCHFCl2+HCl 5.下列说法正确的是 (　　) A.互为同分异构体的物质不可能具有相同的通式 B.通式相同的不同有机化合物一定属于同系物 C.互为同分异构体的物质之间物理性质一定不同,但化学性质一定相似 D.同系物一定是同类物质 6.下列各组物质互为同系物的是 (　　) A.O2和O3 B.CH4和C3H8 C.CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH DH和H 7.一端封闭的U形管,封闭的一端有一段CH4和Cl2的混合气体,在水平部分有一段气柱,其他两段为液柱,已知液体与气体不反应。使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应,则中间气柱的长度将(假设中间气柱未移出U形管水平部分) (　　) A.变大 B.变小 C.不变 D.难以确定 8.鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法是 (　　) A.通入溴水→通入澄清石灰水 B.点燃→罩上涂有澄清石灰水的烧杯 C.点燃→罩上干燥的冷烧杯→罩上涂有澄清石灰水的烧杯 D.点燃→罩上涂有澄清石灰水的烧杯→通入溴水 9．新己烷(2,2­二甲基丁烷)是常见的燃料添加剂、有机溶剂、有机合成原料，其结构简式如图，下列关于该物质的说法错误的是(　　) A．分子式为C6H14 B．可发生取代、氧化、分解反应 C．一氯代物有3种 D．它的同分异构体有5种 10.在光照条件下,将1 mol CH4与Cl2反应,得到四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量之比为1∶2∶3∶4,则消耗Cl2物质的量为 (　　) A.0.5 mol B.1.25 mol C.2.5 mol D.3 mol 11.下列有机化合物中,其一氯取代物的结构只有一种的是 (　　) A.C2H6 B.C3H8 C.C4H10 D.C5H12 二、非选择题 12.(12分)晋朝人常璩在《华阳国志》里有这样一段话:临邛县“有火井,夜时光映上昭。民欲其火,先以家火投之。顷许如雷声,火焰出,通耀数十里。以竹筒盛其火藏之,可拽行终日不灭也……”,请回答下列问题。 (1)上述描述的物质是一种最简单有机物——甲烷,其分子的结构式为　　　　　。  (2)写出“顷许如雷声,火焰出”涉及的化学反应方程式: 。 (3)下列有关甲烷的说法正确的是　　　　　　(填字母)。  A.它属于化石能源 B.它的分子中含有非极性键 C.它的分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构 D.(2)中反应发生时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成 (4)甲烷不仅可以直接用来燃烧,还是重要的化工原料,它可以与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2),反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　,反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为　　　　　　　。  13.(10分)(1)写出C6H14分子中含有3个—CH3的同分异构体的结构简式: 。 (2)某化合物A的化学式为C5H11Cl。分析数据表明,分子中有2个—CH2—,2个—CH3,1个和1个—Cl,它的可能结构只有4种,请写出这4种可能的结构简式:　　　　　　　　、　　　　　　　　　、　 　　　　　　　　　　、　　　　　　　　 　　　。  14．(15分)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。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图： 根据设计要求回答： (1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③________________。 (2)设＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应________(给出一个取值范围)。 (3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是________________。 (4)E装置的作用是________。 A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢 (5)CH4________(填写“能”或“不能”)使酸性高锰酸钾溶液褪色。C装置中CH4和Cl2能发生反应，此化学反应的类型为____________， 请写出CH4和Cl2反应生成CH3Cl的化学方程式____________________________。 (6)E装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为________(填序号)。 a．CH4　b．CH3Cl　c．CH2Cl2　d．CHCl3　 e．CCl4 课时跟踪检测(十二) 1.选A　甲烷是由C、H元素组成的最简单的烃,①正确;甲烷的相对分子质量为16,相同条件下,密度比空气小,②错误;甲烷难溶于水,③正确;甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水,为清洁能源,④正确;“可燃冰”是水与天然气相互作用形成的晶体物质,主要存在于冻土层和海底大陆架中,所以青藏高原冻土层可能存在丰富的“可燃冰”,⑤正确。 2.选B　Ⅰ体现了甲烷的空间结构,各原子看成质点,为空间结构示意图,故A说法正确;Ⅱ表示电子式,但略去了碳原子的内层电子,甲烷分子中应含有10个电子,故B说法错误;Ⅲ为球棍模型,棍代表甲烷分子内含有的共价键,故C说法正确;Ⅳ为空间填充模型,能表示出甲烷的空间结构及各原子的相对大小,故D说法正确。 3.选B　甲烷化学性质不活泼,通常情况下,甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应,A正确;甲烷的性质比较稳定,在通常情况下,不与强酸、强碱、强氧化剂反应,但甲烷能在空气中燃烧,B错误;甲烷分子中的氢可以发生取代反应,甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应,C正确;甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4均不溶于水,D正确。 4.选A　A项为甲烷的燃烧反应,属于氧化反应。 5.选D　有机化合物中存在通式相同的碳链异构,如正丁烷与异丁烷互为同分异构体,两者具有相同的通式,故A错误;结构相似,在分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物,通式相同,但是结构不同,则不是同系物,如丙烯与环己烷的通式相同,但两者不是同系物,故B错误;互为同分异构体的物质,若是同类物质,则化学性质相似,若不是同类物质,则化学性质不同,故C错误。 6.选B　O2和O3互为同素异形体H和H互为同位素;CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH分子式相同;只有CH4和C3H8满足同系物的概念。 7.选A　CH4+Cl2CH3Cl+HCl　① CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl　② CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl　③ CHCl3+Cl2CCl4+HCl　④ 由于CH2Cl2、CHCl3和CCl4为液体,反应体积减小,使得左边液柱高度上升,而右边液柱高度下降,那么对中间气柱的压强减小,则体积变大。 8.选C　通入溴水→通入澄清石灰水,均无现象发生,A不能将三者鉴别;点燃→罩上涂有澄清石灰水的烧杯,甲烷和一氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,B无法鉴别;点燃→罩上干燥的冷烧杯,点燃一氧化碳的火焰上方烧杯内无水珠生成,罩上涂有澄清石灰水的烧杯,点燃甲烷的火焰上方的烧杯内壁有浑浊出现,C可以将三者鉴别;点燃→罩上涂有澄清石灰水的烧杯,点燃氢气的火焰上方的烧杯内没有浑浊出现,通入溴水,D不能鉴别甲烷和一氧化碳。 9. 选D　根据新己烷的结构简式可知，其含有6个C原子和14个H原子，分子式为C6H14，故A正确；新己烷是烷烃，烷烃可发生取代、氧化、分解反应，故B正确；从左往右给新己烷中主链上碳原子编号，2号碳上的三个甲基上的氢原子是等效氢，其上的一氯代物是1种，3号碳上和4号上的一氯代物各一种，总共3种，故C正确；己烷有5种同分异构体，①CH3CH2CH2CH2CH2CH3、②、③、④、⑤，除去2,2­二甲基丁烷，还有4种，故D错误。 10.选D　四种有机取代物的物质的量之比为n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,则四种取代物的物质的量分别为n(CH3Cl):0.1 mol,n(CH2Cl2):0.2 mol,n(CHCl3):0.3 mol,n(CCl4):0.4 mol,发生取代反应时,一半的Cl进入HCl,消耗氯气的物质的量为0.1 mol+2×0.2 mol+3×0.3 mol+4×0.4 mol=3 mol。 11.选A　C、D两种烷烃本身存在同分异构体,其一氯取代物可以发生在不同的同分异构体中,所以肯定有多种一氯取代物;乙烷分子结构是对称的,它的6个氢原子是等效氢原子,所以一氯取代物只有一种;丙烷虽然也是对称结构,但其有两种处于不同化学环境的氢原子,所以有两种一氯取代物。 12.解析:(1)甲烷分子的结构式为。(2)“顷许如雷声,火焰出”叙述的是甲烷燃烧,涉及的化学反应方程式为CH4+2O2 CO2+2H2O。(3)甲烷属于化石能源,A正确;它的分子中只含有极性键,B错误;它的分子中只有碳原子的最外层达到了8电子稳定结构,氢原子是2电子稳定结构,C错误;甲烷燃烧时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成,D正确。(4)甲烷与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2),反应的化学方程式为CH4+H2OCO+3H2,反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为=。 答案:(1) 　(2)CH4+2O2 CO2+2H2O (3)AD　(4)CH4+H2OCO+3H2　14∶3 13.解析:(2)首先写出C5H12的碳链结构有①,②,③,然后找出每种碳链结构的等效氢(用字母a、b……表示),最后写出符合条件的同分异构体,有 ,,,。 答案:(1)、 (2)　 14. 解析：A装置是浓盐酸与MnO2在加热条件下制取氯气，B装置有三种功能：控制气流速度；均匀混合气体；浓硫酸干燥气体， Cl2经干燥后和甲烷在C装置中在强光照射下发生CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl反应，生成多种氯代烃和HCl，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，氯气具有氧化性，KI能够和氯气反应，防止氯气逸散到空气中污染空气，E装置是吸收尾气并防止倒吸作用，据此分析解题。(1)生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用；(2)氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1 mol氯气可取代1 mol H原子生成1 mol HCl，设＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷被完全取代，x应大于或等于4；(3)氯气具有氧化性，KI中－1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾和碘单质，所以D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气；(4)装置中最后剩余的氯化氢气体需要吸收不能排放到空气中，氯化氢易溶于水需要防止倒吸，故选C、D；(5)甲烷是饱和烃，分子中C为sp3杂化，化学键稳定，不能被酸性高锰酸钾氧化；光照条件下，CH4中H原子逐步被Cl原子取代，属于取代反应；CH4与Cl2生成CH3Cl，反应条件为光照，产物为CH3Cl和HCl，化学方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；(6)反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，只有一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，应进行尾气处理，故选a、b。 答案：(1)干燥混合气体 (2)大于或等于4 (3)吸收过量的氯气 (4)CD (5)不能　取代反应　CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl (6)ab 学科网（北京）股份有限公司 $