高中化学第一节 最简单的有机化合物--甲烷第1课时复习练习题

这是一份高中化学第一节 最简单的有机化合物--甲烷第1课时复习练习题，共13页。试卷主要包含了下列反应中,属于取代反应的是，下列性质中属于甲烷的性质的是等内容，欢迎下载使用。

第1课时 甲烷
基础过关练
题组一 甲烷的结构、存在与用途
1.(2020云南大理高二期末)下列关于甲烷结构的说法中正确的是( )
A.甲烷的分子式是CH4,5个原子共面
B.甲烷分子中,碳原子和氢原子形成了4个不完全相同的碳氢共价键
C.甲烷分子的空间构型是正四面体结构
D.甲烷中的任意三个原子都不共面
2.在我国的南海、东海海底已发现天然气(含甲烷等)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.①②③B.②③④
C.①③④D.①②④
题组二 甲烷的燃烧及相关计算
3.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
4.(2019吉林白城一中高一期中)在一定的温度、压强下,向100 mL CH4和Ar的混合气体中通入400 mL O2,点燃使其完全反应,最后在相同条件下得到干燥气体460 mL,则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为( )
A.1∶4B.1∶3C.1∶2D.1∶1
5.(2019吉林延边二中高一期中)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CaCl2时,CaCl2增重25.2 g,原混合气体中CO2的质量为( )
A.12.5 gB.13.2 gC.19.7 gD.24.4 g
题组三 甲烷的取代反应
6.(2019浙江温州十校联合体高二期末)下列反应中,光照对反应几乎没有影响的是( )
A.氯气与氢气反应B.次氯酸分解
C.甲烷与氯气反应D.甲烷与氧气反应
7.(2019黑龙江牡丹江一中高一期末)将甲烷与氯气按1∶3的体积比混合于一试管中,倒立于盛有饱和食盐水的水槽中,置于光亮处,下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是( )
A.试管中气体的黄绿色逐渐变浅,水面上升
B.生成物只有三氯甲烷和氯化氢,在标准状况下均是气体
C.试管内壁有油状液滴形成
D.试管内有少量白雾
8.(2019陕西延安黄陵中学高一期末)下列反应中,属于取代反应的是( )
A.CH4 C+2H2
B.2HI+Cl2 2HCl+I2
C.CH4+2O2 CO2+2H2O
D.CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl
9.在光照条件下,CH4与Cl2能发生取代反应。使1 ml CH4与Cl2反应,待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,则消耗的Cl2的物质的量为( )
A.1.0 mlB.2.0 mlC.3.0 mlD.4.0 ml
题组四 甲烷性质的综合考查
10.(2020广东广州华南师大附中月考)下列性质中属于甲烷的性质的是( )
A.与NaOH溶液反应
B.能发生取代反应
C.使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.使溴水褪色
11.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能生成CO2和H2O
能力提升练
1.(疑难1,★★☆)瓦斯气体的主要成分是甲烷。甲烷是化工生产中的重要原料,以甲烷为原料可以合成多种有机物。下列有关甲烷的叙述正确的是( )
A.甲烷的四个碳氢键的长度和强度相同,是平面正方形分子
B.甲烷的电子式为H··C··HH····H
C.甲烷分子的球棍模型为
D.甲烷可以与溴水发生取代反应
2.(2019山西太原五中高一阶段测试,疑难1、2,★★☆)已知正四面体形分子E和单质分子G反应,生成四面体形分子L和分子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的元素),反应过程如下图所示,则下列叙述中不正确的是( )
A.常温常压下,E、L均为气态有机物
B.E是一种含有10个电子的分子
C.上述反应的类型是取代反应
D.物质M的形成过程可用电子式表示为H×+·Cl······H+[×·Cl······]-
3.(2019辽宁沈阳东北育才学校高一下期中,★★☆)氟利昂-12是甲烷的氯、氟代物,结构式为,下列有关叙述正确的是( )
A.它没有同分异构体
B.它是平面分子
C.它常温下是无色气体
D.它溶于水可以电离出氟离子和氯离子
4.(2020河北承德一中高一月考,★★☆)120 ℃、101.3 kPa,甲烷和过量的O2的混合物,用电火花引燃后,恢复到原来的温度和压强,测得反应后气体密度为相同条件下H2密度的15倍,则原混合气体中甲烷和氧气的体积比为( )
A.2∶1B.1∶2
C.1∶7D.7∶1
5.(疑难2,★★☆)如图所示是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4,同温同压下向乙管中注入50 mL Cl2,将乙管气体推入甲管中,气体在甲管中反应,注射器放在光亮处一段时间。
(1)下列是某同学预测的实验现象:
①气体最终变为无色
②实验过程中,甲管活塞向内移动
③甲管内壁有油珠
④产生火花
其中正确的是 。
(2)甲管中发生的化学反应的类型为 。
(3)反应后,甲管中剩余气体能用 吸收。
A.水 B.NaOH溶液
C.AgNO3溶液 D.饱和食盐水
(4)反应后,若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到 ,若再向其中加入几滴紫色石蕊溶液,又观察到 。
6.(2019内蒙古乌兰察布集宁一中月考,疑难2,★★☆)利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品生产盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,所设计的装置如下图所示:
(1)A中制取Cl2的化学方程式是 。
(2)D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI粉末,其作用是 。
(3)E装置的作用是 (填字母)。
A.收集气体 B.吸收氯气
C.吸收氯化氢
(4)E装置中除了有盐酸生成外,还含有有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法是 。
(5)将1 ml CH4与Cl2发生取代,测得4种有机取代物的物质的量相等,则消耗的氯气的物质的量是 。
答案全解全析
第1课时 甲烷
基础过关练
1.C 甲烷分子是正四面体结构,有3个原子共面,A项错误;CH4分子中,C和H形成4个完全相同的共价键,B项错误;CH4分子是以C原子为中心的正四面体结构,C项正确;CH4分子中任意三个原子均共面,D项错误。
2.C 甲烷是最简单的烃,难溶于水;相同条件下甲烷的密度小于空气;甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO2和H2O,所以“可燃冰”是一种极具潜力的能源,故选C。
3.C 点燃,用干冷烧杯可以检验出是否生成水,从而确定原气体是否含有氢元素;用涂有澄清石灰水的烧杯可检验出是否生成CO2,从而确定原气体中是否含有碳元素。
4.A 该温度、压强下水为液体,设原混合气体中含x mL CH4,根据反应方程式,可利用差量法计算:
CH4 + 2O2 CO2 +2H2O ΔV
22 400 2×22 40022 400 2×22 400
x 2x x 2x
根据题意得100+400-460=40=2x,解得x=20,即混合气体中Ar的体积为100 mL-20 mL=80 mL,所以CH4和Ar的体积之比为20∶80=1∶4,由于相同条件下气体的体积之比与物质的量之比相等,则二者的物质的量之比为1∶4。
5.B
6.D A项,光照时发生化合反应生成HCl;B项,光照时发生反应2HClO 2HCl+O2↑;C项,光照时发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物;D项,需在点燃条件下反应,光照时不反应。
7.B 光照时CH4和Cl2发生取代反应生成HCl和四种取代产物,混合气体颜色变浅,且试管内液面上升,A项正确;CH4和Cl2反应同时生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,标准状况下只有CH3Cl和HCl是气体,B项错误;试管内壁的油状液滴是CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物,C项正确;反应中生成的HCl与试管中水蒸气形成盐酸小液滴,产生白雾,D项正确。
8.D A项为分解反应,B项为置换反应,C项为氧化还原反应,D项为取代反应。
9.C 在光照条件下,CH4与Cl2发生取代反应时,生成1 ml CH3Cl消耗1 ml氯气,生成1 ml CH2Cl2消耗2 ml氯气,生成1 ml CHCl3消耗3 ml氯气,生成1 ml CCl4消耗4 ml氯气。四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,根据碳原子守恒可知,生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分别是0.1 ml、0.2 ml、0.3 ml、0.4 ml,消耗的Cl2的物质的量为0.1 ml+2×0.2 ml+3×0.3 ml+4×0.4 ml=3.0 ml。
10.B 甲烷不能与NaOH溶液反应,A项错误;甲烷等烷烃的特征反应是取代反应,B项正确;甲烷性质稳定,不能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,C项、D项均错误。
11.B 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,与溴蒸气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。
能力提升练
1.B 甲烷分子的空间构型为正四面体结构;碳原子直径大于氢原子,C项图示中氢原子直径大于碳原子,不符合实际;甲烷与溴蒸气在光照的条件下发生取代反应。
2.D 结合E分子中元素的原子序数均小于10和G为第三周期元素的单质,可确定E为CH4,G为Cl2,则L和M分别为CH3Cl和HCl。常温常压下,CH4、CH3Cl均是气体,A项正确;CH4分子中电子数为10,B项正确;该反应中CH4中的1个H被Cl取代,属于取代反应,C项正确;HCl为共价化合物,其电子式为H×·Cl······,D项错误。
3.A 从结构式可知,该化合物是甲烷发生取代反应的产物,由于甲烷是正四面体结构,所以该化合物应是四面体结构,因此没有同分异构体,A正确,B错误;氟利昂-12常温下是无色液体,C错误;氟利昂-12难溶于水,也不能电离出氟离子和氯离子,D错误。
4.C 120 ℃燃烧得到的水呈气态,根据CH4+2O2 CO2+2H2O可知,反应前后气体体积相等,即反应物的物质的量和生成物的物质的量相等,由于反应后气体密度为相同条件下H2密度的15倍,可知原混合气体中甲烷和氧气的平均相对分子质量为15×2=30,根据十字交叉法:
可知混合气体中甲烷和氧气的体积比为2∶14=1∶7。
5.答案 (1)②③ (2)取代反应 (3)B (4)产生白色沉淀,液体分为两层 溶液变红色
解析 在光照下,甲烷与氯气发生取代反应:
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl, CHCl3+Cl2 CCl4+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,而注射器中氯气与甲烷体积比为5∶1,大于4∶1,说明氯气过量,反应后仍有氯气剩余。该反应进行缓慢,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,甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代,故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢,可用氢氧化钠溶液吸收。(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,若再向其中加入几滴紫色石蕊溶液,会观察到溶液变红。
6.答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)除去Cl2 (3)C (4)分液 (5)2.5 ml
解析 (1)A中是浓盐酸与MnO2在加热时反应制取Cl2,其化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)B中的浓硫酸可用来干燥Cl2,D中石棉上吸附着潮湿的KI粉末,可用于除去未反应的氯气。(3)装置E是用于吸收反应生成的HCl气体,由于HCl极易溶于水,E中放置干燥管,能防止倒吸。(4)E中所得有机物都难溶于水,液体自然分成两层,即从E中分离出盐酸的最佳方法是分液。(5)1 ml CH4与Cl2发生取代,测得4种有机取代物的物质的量相等,即每种氯代烃的物质的量都是0.25 ml,根据取代反应的特点,可确定消耗氯气的物质的量是 0.25 ml×1+0.25 ml×2+0.25 ml×3+0.25 ml×4=2.5 ml。