高中化学课时作业15天燃气的利用甲烷苏教版必修2 10页

课时作业15　天燃气的利用　甲烷 基础巩固 ‎1．在西部大开发中，投巨资兴建的“西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富资源通过管道输送到东部地区，这里所指的“西气”的主要成分是 (　　)‎ A．CH4 B．CO C．H2 D．NH3‎ 解析：“西气”的主要成分为CH4，A项正确。‎ 答案：A ‎2．下列关于烃的说法正确的是(　　)‎ A．烃是指仅含有碳和氢两种元素的有机物 B．烃是指分子里含碳元素的化合物 C．烃是指发生燃烧反应后生成二氧化碳和水的有机物 D．烃是指含有碳和氢两种元素的化合物 解析：烃是指仅含有碳和氢两种元素的有机物，A正确，B、D错误。C项，烃仅含有碳和氢两种元素，燃烧能生成CO2与H2O，烃的含氧衍生物燃烧也能生成CO2与H2O，如乙醇(CH3CH2OH)、乙酸(CH3COOH)等，错误。‎ 答案：A ‎3．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．甲烷的四种取代物都难溶于水 解析：甲烷的化学性质比较稳定，但可以燃烧，有可燃性，即能被O2氧化。‎ 答案：B ‎4．甲烷和氯气按等物质的量混合，在光照下得到的产物是(　　)‎ ‎①CH3Cl　②CH2Cl2　③CHCl3　④CCl4‎ A．只有① B．只有②‎ C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物 10‎ 解析：甲烷和氯气发生取代反应是逐步进行的，CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl，所以，得到的应是混合物。‎ 答案：D ‎5．光照对下列反应几乎无影响的是(　　)‎ A．氢气和氯气 B．甲烷和氯气 C．甲烷和氧气 D．CH3Cl与Cl2‎ 解析：光照条件下发生的反应有：H2和Cl2化合，CH4和Cl2取代，HClO、HNO3、AgNO3、AgCl、AgBr、AgI等见光分解，而O2与CH4反应需要点燃。‎ 答案：C ‎6．(2019年四川绵阳模拟)已知正四面体形分子E和直线形分子G反应，生成四面体形分子L和直线形分子M。(组成E分子的元素的原子序数都小于10，组成G分子的元素为第三周期的元素。)如下图，则下列判断中正确的是(　　)‎ A．常温常压下，L是一种液态有机物 B．E是一种含有非极性键的分子 C．干燥的G能漂白有色物质 D．上述反应的类型是取代反应 解析：正四面体形分子E，组成E分子的元素的原子序数都小于10，E由两种元素组成，灰色球只形成一个共价键，所以是H元素，黑色球表示C元素，所以E是甲烷；直线形分子G，组成G分子的元素为第三周期的元素，且G是双原子分子，所以G是Cl元素，该反应是甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，即L是一氯甲烷，M是氯化氢。A.常温常压下，一氯甲烷是气体，不溶于水，故A错误；B.氯化氢中只含共价键，属于共价化合物，故B错误；C.氯气没有漂白性，但次氯酸有漂白性，故C错误；D.甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，故D正确。‎ 答案：D 10‎ ‎7．取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是(　　)‎ A．此反应无光照也可发生 B．甲烷和Cl2反应后的产物只有CH3Cl和HCl C．盛放饱和食盐水的水槽底部会有少量晶体析出 D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体充满试管 解析：CH4和Cl2反应需要光照才能进行，A项错误；无论CH4与Cl2以何种比例混合发生反应产物均为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl的混合物，B项错误；水槽中有晶体析出，C项正确；试管内液面上升，但不能充满试管，生成物CH3Cl是气体，D项错误。‎ 答案：C ‎8．下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列各问题。‎ ‎(1)对号入座(填序号)‎ 甲烷的球棍模型是______________，甲烷的电子式是____________________________________。‎ ‎(2)如果甲烷是平面形，则CH2Cl2应该有________种结构，实际CH2Cl2有________种结构，证明甲烷不是平面形，而是________结构，上面________更能反映其真实存在状况。‎ 解析：(1)这几种形式都可表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)，球棍模型(C)，比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象地表达出C、H的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。‎ 10‎ ‎(2)甲烷若为平面结构，则CH2Cl2有两种结构 答案：(1)C　B　(2)2　1　正四面体　D 能力提升 ‎9．下列物质分子中，属于正四面体结构的是(　　)‎ A．CCl4 B．CHCl3‎ C．CH2Cl2 D．CH3Cl 解析：由甲烷是正四面体结构，可推知CCl4也应是正四面体结构。‎ 答案：A ‎10．在我国的南海、东海海底已发现天然气(甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是(　　)‎ ‎①甲烷属于烃类　②在相同条件下甲烷的密度大于空气 ‎③甲烷难溶于水　④可燃冰是一种极具潜力的能源 A．①②③ B．②③④‎ C．①③④ D．①②④‎ 解析：甲烷是最简单的烃，难溶于水，其相对分子质量为16，小于空气的平均相对分子质量(29)，相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出大量的热，故可燃冰是一种极具潜力的能源，故C项正确。‎ 答案：C 10‎ ‎11．在集气瓶中使甲烷与氧气混合，点燃，进行爆炸性实验，下列甲烷与氧气的体积比(同温、同压)中爆炸声最大的是 (　　)‎ A．1∶1 B．1∶2‎ C．1∶3 D．3∶1‎ 解析：爆炸声最大的必要条件之一，气体恰好完全反应，使单位体积的气体反应放出的热量最多。甲烷与氧气在点燃的条件下发生完全反应的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O，符合此反应中CH4和O2的物质的量之比即可，故选B。‎ 答案：B ‎12．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶内气体是(　　)‎ ‎①CO、O2；②Cl2、CH4；③NO2、O2；④N2、H2；‎ A．①② B．②④‎ C．③④ D．②③‎ 解析：①一氧化碳与氧气在点燃条件下反应，在光照条件下不反应，压强不变化，烧杯中的水不会进入集气瓶，故①错误；②氯气和甲烷在光照条件下发生取代反应生成氯化氢气体和一氢甲烷，氯化氢易溶于水，将滴管内的水挤入集气瓶后，集气瓶内压强减小，烧杯中的水进入集气瓶，故②正确；③二氧化氮和氧气与水反应生成硝酸，将滴管内的水挤入集气瓶后，集气瓶内压强减小，烧杯中的水进入集气瓶，故③正确；④氮气与氢气在催化剂、加热条件下反应，在光照条件下不反应，压强不变化，烧杯中的水不会进入集气瓶，故④错误。‎ 答案：D ‎13．一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6 g，当其缓慢经过无水氯化钙(足量)时，氯化钙增重25.2 g，则原混合气体中CO的质量为 (　　)‎ 10‎ A．24.4 g B．19.7 g C．13.2 g D．11.2 g 解析：氯化钙增重25.2 g，即m(H2O)＝25.2 g，n(H2O)＝＝1.4 mol，n(H)＝2.8 mol，由H守恒知n(CH4)＝n(H)＝0.7 mol；再由C原子守恒知n(CO)＋n(CO2)＝0.7 mol，m(CO)＋m(CO2)＝49.6 g－25.2 g＝24.4 g，解得m(CO2)＝13.2 g，m(CO)＝11.2 g。‎ 答案：D ‎14．1 mol CH4与Cl2发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗Cl2的物质的量为(　　)‎ A．0.5 mol B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol 解析：1 mol CH4与Cl2发生取代反应，得到四种氯代物的物质的量相等，则生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 mol，该四种氯代物中n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根据取代反应的特点知，n(HCl)＝2.5 mol，故生成物中含氯原子的物质的量为5 mol，则n(Cl2)＝2.5 mol。‎ 答案：C ‎15．如图所示，一端封闭的U型管，封闭着的一端有一段CH4和Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，其他两段为液体，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，则中间气柱的长度的变化情况是(假设中间气柱未移出U型管的水平部分)(　　)‎ A．变长 B．变短 C．不变 D．难以确定 解析：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2CCl4＋‎ 10‎ HCl。在这四个反应中：第一个反应是反应物为气体，生成物也为气体的等体积反应，气体体积不变，后三个反应由于CH2Cl2、CHCl3和CCl4都为液体，使反应后气体体积减小，使得左边液柱高度上升，而右边液柱高度下降，使液体对中间气柱的压强减小，所以体积将变大。‎ 答案：A ‎16．某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题 ‎(1)CH4与Cl2发生反应的条件是________；若用日光直射，可能会引起________。‎ ‎(2)实验中可观察到的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，______________________________，____________等。‎ ‎(3)实验中生成的油状液滴的化学式为________，其中________是工业上重要的溶剂。‎ ‎(4)用饱和食盐水而不用水的原因是_______________________‎ ‎________________________________________________________________________________________________________________。‎ 解析：CH4和Cl2在光照下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐变浅。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油状液体，故量筒内壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水，量筒内的压强减小，故量筒内液面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl－浓度增大，使NaCl固体析出。‎ 答案：(1)光照(或光亮处)　爆炸 ‎(2)量筒内黄绿色气体颜色变浅　量筒内液面上升 ‎(3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4　CHCl3、CCl4‎ ‎(4)降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反应 ‎17．某学校课外实验小组欲探究甲烷的性质。实验小组成员发现实验台有两个盖有毛玻璃片的集气瓶(其中一瓶为甲烷、一瓶为氯气)。小组成员从实验台上拿出一支规格为20‎ 10‎ ‎ mL的刻度试管，想在试管中取5 mL甲烷、15 mL氯气的混合气体进行实验探究。‎ 请你帮助他们完成下列问题：‎ ‎(1)用最简单的方法区别两个集气瓶中气体：______________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(2)有同学提出用分液漏斗、双孔橡胶塞、玻璃管等仪器组装，可以将集气瓶中的气体取到刻度试管中。请你画出在刻度试管中取用5 mL甲烷、15 mL氯气的混合气体的操作装置。‎ 说明简单的操作方法：__________________________________。‎ ‎(3)在水槽中将橡皮塞塞在集有混合气体的试管口上，取出，放置在________(填写下面的序号)的地方，探究甲烷与氯气的取代反应。‎ A．黑暗中 B．阳光直射的地方 C．室内自然光 D．任何地方 写出该反应中的一个化学方程式：_________________________。‎ 足够长的一段时间后，用手握住试管，口朝下，伸入水中，在水下拔下橡皮塞，可以观察到的现象是____________________________。‎ 答案：(1)有颜色的一瓶中为氯气，另外一瓶中为甲烷 ‎(2)装置如下图所示 10‎ 先将双孔塞塞到盛有氯气的集气瓶口上，打开分液漏斗旋塞，使食盐水缓缓流下，收集15 mL氯气；然后将双孔塞换到盛有甲烷的集气瓶上，再打开分液漏斗旋塞，排出试管中所有的饱和氯化钠溶液即可 ‎(3)C　CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl ‎(或CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl 或CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl 或CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl)‎ 试管内有水柱慢慢上升 探究创新 ‎18．(2019年广东实验中学顺德学校月考)从有机反应 R—H＋Cl2R—Cl＋HCl(其中R代表烃基)制取副产品盐酸的设想已成为现实。请根据所给模拟装置图回答下列问题：‎ ‎(1)装置A中制取Cl2的离子方程式为_____________________。‎ ‎(2)装置B中盛放的溶液是________，作用是___________。‎ ‎(3)装置C有三种功能：①________；②__________；③观察气泡的产生情况，便于控制两种气体的配比。‎ ‎(4)玻璃管E中放在石棉碎块上的碘化钾的作用是：____________________。导管末端“肚形”装置的作用是____________________________。‎ ‎(5)从F中分离出盐酸的最佳方法是_____________。该套实验装置还存在的缺陷是__________________。‎ 答案：(1)MnO2＋2Cl－＋4H＋Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ‎(2)饱和食盐水　除去Cl2中混有的HCl 10‎ ‎(3)①干燥Cl2、CH4　②使CH4、Cl2充分混合 ‎(4)除去未反应完的Cl2　防止倒吸 ‎(5)分液　没有进行尾气(CH3Cl等)处理 10‎