2019-2020学年高中化学人教版必修2一课三测：3-1-1 甲烷的性质 14页

www.ks5u.com 第1课时　甲烷的性质 记一记 ‎1.甲烷分子具有正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于正四面体的四个顶点上。‎ ‎2．甲烷结构与性质的记忆口诀：‎ 性质稳定是甲烷，光照氯代四连环；‎ 立体构型四面体，易燃防爆分解难。‎ ‎3．甲烷与氯气的取代反应是分步进行的，每有1 mol氢原子被取代，需消耗1 mol氯气。‎ ‎4．取代反应：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。‎ 探一探 ‎1.已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g·L－1，含碳75%，含氢25%，利用这些数据怎样确定它的分子式？‎ ‎[提示]　甲烷的摩尔质量为0.717 g·L－1×22.4 L·mol－1≈16 g·mol－1，相对分子质量为16，分子中含碳原子数：＝1，含氢原子数：＝4，故甲烷的分子式为CH4。‎ ‎2．(1)若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代，得到的CH3Cl还是正四面体结构吗？‎ ‎(2)根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2的结构应该有几种？‎ ‎[提示]　‎ ‎(1)不是正四面体而是四面体结构，其中CH3Cl中3个H原子和1个Cl原子仍位于四面体的4个顶点，但不是正四面体。‎ ‎(2)甲烷的立体结构为，因此CH2Cl2中的2个Cl在空间一定处于相邻的位置，CH2Cl2只有一种结构。‎ ‎3．CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl2在物质的量上有什么关系？‎ ‎[提示]　因为在CH4和Cl2的取代反应中，每一步都有HCl生成，故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知，每生成1 mol HCl则消耗1 mol Cl2，故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。‎ ‎4．CH4与Cl2反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用CH4和Cl2按1:‎ ‎1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?‎ ‎[提示]　CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1:1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。‎ ‎5．取代反应是有机反应的基本类型之一。甲烷与氯气光照条件下的反应属于取代反应，CH4与Br2(g)能否发生类似的反应，如何用化学方程式表示？‎ ‎[提示]　能；CH4＋Br2(g)CH3Br＋HBr。‎ 判一判 判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)‎ ‎(1)有机物都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物。(×)‎ ‎(2)有机物都易燃烧。(×)‎ ‎(3)烃是含有碳元素和氢元素的化合物。(×)‎ ‎(4)烃在氧气中充分燃烧后只生成二氧化碳和水。(√)‎ ‎(5)天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源。(×)‎ ‎(6)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。(√)‎ ‎(7)甲烷与Cl2的反应是置换反应。(×)‎ ‎(8)甲烷通入酸性KMnO4溶液中可使其褪色。(×)‎ ‎(9)甲烷属于共价化合物且分子内含有非极性共价键。(×)‎ ‎(10)甲烷分子和四氯化碳分子的结构类型相似，均为正四面体结构。(√)‎ 练一练 ‎1．[2019·辽宁学考真题]下列性质不属于甲烷性质的是(　　)‎ A．完全燃烧时生成二氧化碳和水 B．常温常压下能溶于水 C．光照下能与卤素单质发生取代反应 D．通常情况下，跟强酸、强碱和强氧化剂不反应 答案：B ‎2．[2019·徐州月考]要验证甲烷中含有C、H元素，可将其完全燃烧产物依次通过(　　)‎ ‎①浓硫酸　②无水硫酸铜　③澄清石灰水 A．①②③ B．②③ ‎ C．②③① D．③②‎ 答案：B ‎3．[2019·咸阳检测]如图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是(　　)‎ A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 B．CH4、CCl4都是正四面体结构 C．CH4和CCl4中的化学键完全相同 D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同 答案：B ‎4．[2019·信阳月考]将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是(　　)‎ A．HCl B．CH3Cl ‎ C．CH2Cl2 D．CCl4‎ 答案：A 知识点一 甲烷的组成和结构 ‎1.下列关于甲烷分子结构的说法正确的是(　　)‎ A．甲烷分子的电子式为，分子中各原子都达到8电子稳定结构 B．甲烷分子中的化学键全部为非极性键 C．CH4分子比SiH4分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强 D．CH3Cl的四个价键的键长和键能相同，夹角相等 解析：甲烷分子中H原子最外层只有2个电子，不是8电子稳定结构，A项错误；甲烷分子中的化学键均为碳氢极性键，B项错误；元素的非金属性越强，其简单气态氢化物越稳定，反之也成立，C项正确；一氯甲烷中C—Cl键与C—H键的键长和键能不同，故四个键的键角也不完全相等，D项错误。‎ 答案：C ‎2．下列事实能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是(　　)‎ A．四个C—H键完全相同 B．CH4的一氯代物只有一种 C．在常温常压下，CH2Cl2为液体 D．CH2Cl2只有一种空间结构 解析：无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CH4中的四个键的键角和键长都相等，A项错误；无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CH3Cl的空间构型都只有一种，B项错误；常温常压下，CH2Cl2为液体，与分子结构无关，C项错误；若甲烷是平面正方形结构，则CH2Cl2有两种结构：相邻或者对角线上的两个氢原子分别被氯原子取代，而实际上，CH2Cl2只有一种空间结构，因此甲烷是正四面体结构，D项正确。‎ 答案：D 知识点二 甲烷的性质和用途 ‎3.[2019·宁夏六盘山高中期中]“可燃冰”是天然气与水作用形成的晶体物质，主要存在于冻土层和海底大陆架中。据测定每0.1 m3的固体“可燃冰”可释放20 m3的甲烷气体，下列说法不正确的是(　　)‎ A．“可燃冰”释放的甲烷气体属于烃 B．“可燃冰”是水变油，涉及化学变化 C．“可燃冰”将成为人类的后续能源 D．青藏高原可能存在着大量的“可燃冰”‎ 解析：甲烷是碳氢化合物，属于烃，A项正确；根据元素守恒定律可知，水不能变为油，B项错误；“可燃冰”贮量大，将成为人类的后续能源，C项正确；根据“可燃冰”主要存在于冻土层和海底大陆架中可知，青藏高原可能存在着大量的“可燃冰”，D项正确。‎ 答案：B ‎4．[2019·黑龙江哈尔滨六中期中]下列关于甲烷的说法正确的是(　　)‎ A．实验室可用向上排空气法收集甲烷 B．甲烷点燃之前需要验纯 C．甲烷可以与溴水发生取代反应 D．甲烷在空气中燃烧只可能生成CO2和H2O 解析：甲烷的密度小于空气，实验室可用向下排空气法收集甲烷，A项错误；甲烷是可燃性气体，点燃之前需要验纯，B项正确；甲烷与溴水不发生取代反应，与Br2在光照条件下发生取代反应，C项错误；若甲烷在空气中燃烧不完全，可能生成CO和H2O，D项错误。‎ 答案：B ‎5．[2019·山东烟台一中期末]下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)‎ A．甲烷与氯气以物质的量之比为1:1混合时只生成CH3Cl B．甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气 解析：甲烷与氯气发生取代反应生成的有机物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，故得不到纯净的CH3Cl，A项错误，C项正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl的量最多，B项错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气，D项错误。‎ 答案：C ‎6．[2019·北京人大附中期中]实验室中将盛有甲烷与氯气混合气体的量筒倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，光照使其发生反应，下列说法错误的是(　　)‎ A．通过量筒内壁上出现的油状液滴可以说明生成四种有机产物 B．氯化氢极易溶于水，导致量筒中液面上升 C．饱和食盐水能够抑制氯气的溶解 D．量筒中气体颜色逐渐变浅 解析：氯气与甲烷发生取代反应，生成的四种有机产物中CH3Cl常温下为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体，A项错误；氯气与甲烷反应生成HCl，而HCl极易溶于水，导致量筒内气体减少，压强减小，量筒内液面上升，B项正确；氯气溶于水后，与水反应：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中Cl－浓度较大，能够抑制Cl2的溶解，C项正确；氯气是黄绿色气体，随着反应的进行，氯气被消耗，量筒内气体颜色逐渐变浅，D项正确。‎ 答案：A 综合考查 甲烷的结构和性质 ‎7.[2019·山西太原五中月考]下列有关甲烷的说法中，不正确的是(　　)‎ A．1 mol甲烷中含有4 mol C—H共价键 B．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 C．光照条件下，甲烷能与溴蒸气发生取代反应 D．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应 解析：甲烷的分子式为CH4，每个分子中含有4个C—H共价键，所以1 mol甲烷中含有4 mol C—H共价键，A项正确；CH4和CCl4分子中的共价键的键角都是109°28′，所以它们的分子构型都是正四面体形，而CH3Cl分子中的C—H键的键长和C—Cl键的键长不相等，所以其空间构型不是正四面体形，B项错误；光照条件下，甲烷能与溴蒸气发生取代反应，C项正确；甲烷的化学性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，D项正确。‎ 答案：B ‎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 解析：甲烷、一氧化碳和氢气均不能和溴水、澄清石灰水发生反应，先通入溴水再通入澄清石灰水，均无现象，A不能鉴别；点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯，可以检验产物中是否有二氧化碳，但是甲烷和一氧化碳燃烧均有二氧化碳产生，B不能鉴别；点燃后罩上干燥的冷烧杯，烧杯内壁上出现水珠的原气体是甲烷和氢气，点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯，澄清石灰水变浑浊的原气体是甲烷和一氧化碳，C可以鉴别；点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯，甲烷、一氧化碳的燃烧产物均能使其变浑浊，通入溴水，均无明显现象，D不能鉴别。‎ 答案：C ‎9．(1)某气态烃在标准状况下的体积为2.8 L，其质量为2 g，该烃中氢元素的质量分数为25%，则该烃的分子式为________，电子式为________，结构式为________，其空间构型为________。‎ ‎(2)如图立方体中心的“·”表示甲烷分子中的碳原子，请在立方体的顶点用“·”表示出与之紧邻的4个氢原子的位置。‎ 解析：‎ ‎(1)该烃的物质的量为n＝2.8 L÷22.4 L·mol－1＝0.125 mol，该烃的摩尔质量M＝2 g÷0.125 mol＝16 g·mol－1。1 mol该烃中，含氢原子的物质的量为n(H)＝16 g×25%÷1 g·mol－1＝4 mol；含碳原子的物质的量为n(C)＝16 g×(1－25%)÷12 g·mol－1 ＝1 mol，所以分子式为CH4。‎ ‎(2)CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，在立方体中互不相邻的四个顶点各有一个氢原子，即构成正四面体结构。‎ 答案：‎ ‎(1)CH4　 　　正四面体形 ‎(2) 基础达标 ‎1．[2019·河南项城三高段考]土卫六是环绕土星运行的一颗卫星，据国外媒体报道，土卫六表面的“海洋”中有可能存在生命，又知这些“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷以及这两种物质形成的聚合物。下列说法错误的是(　　)‎ A．土卫六表面的“海洋”中富含有机化合物 B．土卫六表面的“海洋”中含有正四面体结构的分子 C．甲烷分子中含4种共价键 D．土卫六表面的“海洋”中主要含两种元素 解析：根据题给信息，土卫六表面的“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷以及这两种物质形成的聚合物，所以土卫六表面的“海洋”中富含有机化合物，A项正确；甲烷分子为正四面体结构，B项正确；甲烷分子中4个碳氢键完全相同，C项错误；由土卫六表面“海洋”的主要成分可知，主要含有碳、氢两种元素，D项正确。‎ 答案：C ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．CH3Cl是正四面体结构 B．CH2Cl2有两种结构 C．CHCl3只有一种结构，可以证明甲烷是正四面体结构 D．CCl4是正四面体结构 解析：CH3Cl中C原子上连有不同的原子，为四面体结构，但不是正四面体结构，A项错误；甲烷分子是正四面体结构，CH2Cl2只有一种结构，B项错误；无论甲烷分子是正四面体结构，还是平面正方形结构，CHCl3都不存在同分异构体，即只有一种结构，C项错误；CCl4中C原子上连有四个Cl原子，形成四个相同的化学键，故CCl4分子的空间构型为正四面体形，D项正确。‎ 答案：D ‎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．甲烷是正四面体结构 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．甲烷的四种取代物常温下均为液体 解析：通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，A项正确；甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，B项正确；甲烷与Cl2在光照时发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl五种产物，其中四种有机产物中CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，C项正确，D项错误。‎ 答案：D ‎4．下列反应属于取代反应的是(　　)‎ A．CH4C＋2H2‎ B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2‎ C．CH4＋2O2CO2＋2H2O D．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl 解析：A属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化还原反应(燃烧)，D属于取代反应。‎ 答案：D ‎5．下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是(　　)‎ A．氯气与氢气的反应 B．氯气与甲烷的反应 C．氧气与甲烷的反应 D．次氯酸的分解 解析：氯气可在光照或点燃条件下与氢气发生化合反应生成氯化氢，A项不符合题意；光照条件下，氯气与甲烷发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，B项不符合题意；甲烷与氧气在点燃的条件下反应，光照条件下不反应，C项符合题意；次氯酸不稳定，在光照条件下分解：2HClO2HCl＋O2↑，D项不符合题意。‎ 答案：C ‎6．[2019·四川攀枝花高二调研检测]下列有关甲烷的说法中，正确的是(　　)‎ A．分子中的氢原子都处于同一平面 B．能使溴的CCl4溶液褪色 C．能使酸性KMnO4溶液褪色 D．在光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应 解析：甲烷为正四面体形分子，氢原子位于正四面体的四个顶点，不可能都在同一平面上，A项错误；甲烷属于饱和烃，性质稳定，不能使溴的CCl4溶液和酸性KMnO4溶液褪色，B、C两项错误；在光照条件下，甲烷可与氯气发生取代反应。D项正确。‎ 答案：D ‎7．[2019·山东潍坊一中月考]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均小于10，组成G分子的元素为第三周期元素)。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的二溴代物只有两种结构 C．G具有强氧化性和漂白性 D．上述反应的类型是取代反应 解析：组成E分子的元素的原子序数均小于10，且E为正四面体形分子，结合E的球棍模型可知，E为CH4；组成G分子的元素为第三周期元素，且G为直线形分子，结合反应，G为Cl2，L为CH3Cl，M为HCl。常温常压下，CH3Cl是一种气态有机物，A项错误；CH4的二溴代物可以看作Br2分子中的一个溴原子取代CH3Br分子中的一个氢原子，CH3Br分子中只有一种化学环境的H原子，因此生成的CH2Br2只有一种结构，B项错误；Cl2具有强氧化性，但没有漂白性，C项错误；题述反应为CH4与Cl2发生取代反应生成CH3Cl和HCl，D项正确。‎ 答案：D ‎8．在光照的条件下，将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物质的量是(　　)‎ A．(1－a－b－c)mol B．(1＋a＋2b＋3c)mol C．(2a ＋3b ＋4c)mol D．(a＋b＋c)mol 解析：根据取代反应的特点可知，光照条件下，1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，生成几氯甲烷就消耗几摩尔的氯气，因此消耗氯气的物质的量为(1－a－b－c)mol＋2a mol＋3b mol＋4c mol＝(1 ＋a＋2b＋3c)mol，B项正确。‎ 答案：B ‎9．甲烷和氢气的混合气体V L，完全燃烧需要的氧气的体积也是V L(相同状况)，则原混合气体中甲烷和氢气的体积比为(　　)‎ A．1:1 B．1:2‎ C．2:1 D．3:1‎ 解析：设混合气体中CH4为x L，氢气为y L，‎ 依据以下反应：CH4＋2O2CO2＋2H2O ‎2H2＋O22H2O 则 解得：y＝V，x＝V；x:y＝V:V＝1:2。‎ 答案：B ‎10．将1 mol CH4和适量的O2在密闭容器中点燃，充分反应后，CH4和O2均无剩余，且产物均为气体(101 kPa,120 ℃)，总质量为72 g，下列有关叙述不正确的是(　　)‎ A．若将产物通过碱石灰，则不能被完全吸收 B．若将产物通过浓硫酸，充分吸收后，浓硫酸质量增加18 g C．产物的平均摩尔质量为24 g·mol－1‎ D．反应中消耗O2 56 g 解析：根据质量守恒定律可知，m(O2)＝72 g－16 g·mol－1×1 mol＝56 g，n(O2)＝＝1.75 mol，由CH4＋2O2CO2＋2H2O可知，若产物只有CO2和H2O，则需消耗2 mol O2，故反应生成的产物应还有CO，CO既不能被碱石灰吸收，也不能被浓硫酸吸收，A项正确；由H原子守恒可知，反应生成的n(H2O)＝2 mol，m(H2O)＝36 g，因此若将产物通过浓硫酸，充分吸收后，浓硫酸质量应增加36 g，B项错误；由C原子守恒可知，CO和CO2混合气体的物质的量等于CH4的物质的量，即为1 mol，则混合气体的总物质的量为1 mol ＋2 mol＝3 mol，产物的平均摩尔质量为＝24 g·mol－1，C项正确；根据以上分析可知消耗氧气的质量是56 g，D项正确。‎ 答案：B ‎11.把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处。‎ ‎(1)片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是________________，水槽中还观察到________________，原因是__________________________________________(用离子方程式解释)。‎ ‎(2)甲烷和氯气发生的一系列反应都是________(填反应类型)，请写出甲烷和氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：CH4和Cl2在光照下发生取代反应生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4‎ 常温下均为无色液体，使试管壁上有油状液滴；因生成的HCl易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升，HCl溶于水后，与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。‎ 答案：‎ ‎(1)CH2Cl2、CHCl3、CCl4　有白色沉淀产生 Ag＋＋Cl－===AgCl↓‎ ‎(2)取代反应　CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl ‎12．如下图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是________。‎ ‎(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是________。‎ ‎(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X可能是(可以不填满)‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ 解析：‎ ‎(1)有水生成而没有二氧化碳，确定气体为氢气；‎ ‎(2)生成二氧化碳而没有水，判断气体为CO；(3)当两个洗气瓶的质量均增加，则同时生成水和二氧化碳，判断可能的情况为：CH4，CH4和H2，CH4和CO，H2和CO，CH4、H2和CO。‎ 答案：(1)H2　(2)CO ‎(3)‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ CH4‎ CH4和H2‎ CH4和CO H2和CO CH4、H2和CO 能力达标 ‎13.如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲中注入10 mL CH4，同温同压下乙中注入50 mL Cl2，将乙中气体推入甲中，用漫散光照射一段时间，气体在甲中反应。‎ ‎(1)下列是某同学预测的实验现象：‎ ‎①气体最终变为红色；②实验过程中，甲中活塞向内移动；③甲中内壁有油珠；④‎ 产生火花。‎ 其中正确的是________。‎ ‎(2)甲管中发生反应的反应类型为________。‎ ‎(3)反应后，甲中剩余气体能用下列试剂吸收的是________。‎ A．水 B．氢氧化钠溶液 C．硝酸银溶液 D．饱和食盐水 ‎(4)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到 ‎________________________________________________________________________。‎ 若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。‎ ‎(1)理论上，甲烷与氯气体积比为1:4时二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为5:1>4:1，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。反应过程中不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲中活塞向内移动。‎ ‎(2)甲烷和氯气发生的是取代反应。‎ ‎(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。‎ ‎(4)生成的HCl会与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层；因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。‎ 答案：(1)②③　(2)取代反应　(3)B　(4)液体分为两层，产生白色沉淀　溶液先变红后褪色 ‎14．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所示。‎ 根据设计要求回答下列问题：‎ ‎(1)A装置中发生反应的离子方程式是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)B装置有三种功能：‎ ‎①________________________________________________________________________；‎ ‎②均匀混合气体；③干燥混合气体。‎ ‎(3)在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)E装置中除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为________。‎ ‎(6)E装置的作用是________(填序号)。‎ A．吸收氯气 B．吸收氯化氢 C．防止倒吸 ‎(7)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气中主要的含氯有机物为________(填序号)。‎ A．CH3Cl B．CH2Cl2‎ C．CHCl3 D．CCl4‎ 解析：(1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应生成氯气、水和氯化锰，反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。‎ ‎(2)B装置除具有均匀混合气体、干燥混合气体的作用之外，还可以根据气泡多少控制气流速度。‎ ‎(3)在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，这说明有碳单质产生，则置换出碳单质的化学方程式为CH4＋2Cl2C＋4HCl。‎ ‎(4)氯气能与KI反应生成氯化钾和I2，所以D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气。‎ ‎(5)E装置中的有机物为氯代烃，氯代烃难溶于水，分离互不相溶的两种液体用分液的方法。‎ ‎(6)E装置中盛装的是水，反应中有HCl生成，HCl极易溶于水，所以E装置的作用是吸收氯化氢和防止倒吸。‎ ‎(7)甲烷与氯气反应生成的四种氯代烃中，只有一氯甲烷是气体，故尾气中主要的含氯有机物为CH3Cl。‎ 答案：‎ ‎(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ‎(2)控制气流速度 ‎(3)CH4＋2Cl2C＋4HCl ‎(4)吸收过量的氯气 ‎(5)分液　(6)BC　(7)A