高三化学一轮复习 第13章 烃 第二节 甲烷习题详解（含解析）（实验班）

第二节 甲烷一、选择题1甲烷分子中键的键角为（ ）。ABCD解答：本题考查甲烷分子的空间构型。解：甲烷分子空间构型为：正四面体，键的键角为。本题答案为选项C。2能够证明甲烷分子构型是四面体的事实是（ ）。A甲烷分子中四个键的键能相同B甲烷分子中四个键的键长相等C甲烷分子中所有键的键角相等D二氯甲烷没有同分异构体解答：本题考查甲烷分子的空间构型。解：分子中有四个等同的键，可能有两种对称的结构：正四面体结构或平面正方形结构。甲烷无论是正四面体结构还是正方形结构，一氯代物均不存在同分异构体。若是平面正方形，四个氢原子相互间存在相邻和相间的关系，其二氯代物有两种异构体：两个氯原子在邻位和两个氯原子在对位。若是正四面体，则只有一种，因为正四面体的两个顶点总是相邻关系。经测定没有同分异构体，只代表一种物质，可以判断甲烷分子是空间正四面体结构，而不是平面正方形结构。本题答案为选项D。3大气污染物氟利昂的化学式是，下列关于氟利昂的说法中正确的是（ ）。A没有固定的熔沸点B分子中的碳原子是饱和的C正四面体的空间结构D只有一种结构解答：本题考查的结构。解：没有同分异构体，是纯净物，有固定的熔沸点，所以选项A错误；分子中碳原子连接个原子，分子中的碳原子是饱和的，所以选项B正确；甲烷是正四面体结构，则氟利昂中氯原子和氟原子不同，不是正四面体结构，为四面体结构，所以选项C错误；是甲烷的取代产物，为四面体结构，因此结构只有一种，没有同分异构体，所以选项D正确。本题答案为选项B、D。4下列分子中，含有极性共价键且呈正四面体结构的是（ ）。A氨气B二氯甲烷C四氯甲烷D白磷解答：本题考查物质的空间构型。解：氨气：含有极性共价键，呈三角锥形结构，所以选项A错误；二氯甲烷：含有极性共价键且呈四面体结构，所以选项B错误；四氯甲烷：含有极性共价键且呈正四面体结构，所以选项C正确；白磷：含有非极性共价键，呈正四面体结构，所以选项D错误。本题答案为选项C。5若要使和发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要的物质的量为（ ）。ABCD解答：本题考查和取代反应。解：氯气发生的取代反应是个氯原子替换个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢，从氢原子守恒的角度分析，参加反应的氯气的物质的量等于生成的氯代烃中氯原子的物质的量。而种氯代烃的物质的量相等，即各有，所以所需的氯气的物质的量为：。本题答案为选项C。6当空气中混有的甲烷时，点燃会发生爆炸，当爆炸最强烈时，甲烷的含量为（ ）。ABCD解答：本题考查甲烷的燃烧。解：设爆炸最剧烈时甲烷的体积是，根据可知，氧气的体积是，空气的体积是，所以甲烷与空气相互混合时爆炸最强烈时的体积比为。甲烷的含量。本题答案为选项A。二、非选择题7分析图中实验装置，预测可能观察到的实验现象：（1）试管中：_；_；_。（2）水槽中：_。解答：本题考查甲烷氯代的实验。解：（1）甲烷与氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化氢气体。黄绿色气体氯气不断被消耗，所以气体颜色逐渐变为无色；生成的氯代烃难溶于水，因此试管壁上出现油状液滴；氯化氢极易溶于水，气体体积减少，试管内液面上升。（2）氯化氢溶于水后会与硅酸钠反应生成难溶于水的白色沉淀硅酸，因此水槽中会出现浑浊现象。本题答案为：（1）气体颜色逐渐变为无色；试管壁上出现油状液滴；试管内液面上升。（2）出现浑浊现象。8（1）我国西周年代写成的算卦占卜的书周易中，在谈到一些自然界中发生的现象时说：“象曰：泽中有火。”试用化学方程式表示“泽中有火”的化学反应_，西气东输是我国油气管道建设史上距离最长的输气管道，总长，设计年输气量为亿立方米。这里说的气就是天然气，天然气的主要成分是_（填名称），试分析使用天然气的优点：_。（2）现在用户用的液化气有两种，一种是天然气，另一种是液化石油气，其主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯。通过化学方程式分析如果用户从天然气改为液化石油气应_（填“增大”或“减小”）空气进气管道。（3）有学生想通过化学实验来验证甲烷的组成，设计了以下方案：通过_说明甲烷中含有氢元素；通过说明甲烷中含有碳元素。通过以上实验_（填“能”或“不能”）准确地说明甲烷的元素组成。若不能，_元素无法判断，要进一步判断需要的数据是_。甲烷的质量 无水硫酸铜的增重 澄清石灰水的增重 甲烷的体积解答：本题考查天然气的知识。解：（1）这里的泽是指沼泽，在沼泽中有很多动植物的腐败物产生，时间一长就会变成甲烷，这就是我们平时所说的沼气的主要成分，所以泽中有火是甲烷在燃烧。其化学方程式为：我国西部地区盛产天然气，其主要成分是甲烷，原来这部分气体都释放到空气中，不仅引起温室效应（也是温室气体），且浪费能源。现在建立了西气东输的管道使得这一部分资源缓和了东部发达地区的能源危机，同时甲烷燃烧的产物只有水和二氧化碳，是一种清洁能源。（2）相同体积的甲烷和石油气燃烧时，甲烷需用的氧气体积小，所以如果用户从天然气改为液化石油气应增大空气进口，或者减小燃气进口。（3）无水硫酸铜遇水变为蓝色，所以通过无水硫酸铜的颜色变化即可判断甲烷中含有氢元素；澄清石灰水中通入二氧化碳变浑浊，通过此现象可以判断甲烷中含有碳元素，碳、氢元素之比不能判断。因此，还需要进行定量实验，通过甲烷、水和二氧化碳的质量即可求得是否会有氧元素。本题答案为：（1）；甲烷；清洁无污染。（2）增大。（3）无水硫酸铜变蓝色；澄清石灰水变浑浊；不能；氧；。9取标准状况下和过量的混合气体，点燃，将燃烧后的气体用过量碱石灰吸收，碱石灰增重。计算：（1）碱石灰吸收后所剩余气体的体积（标准状况）。（2）原混合气体中跟的体积比。解答：本题考查关于甲烷燃烧的计算。解：（1）碱石灰增重为二氧化碳和水的质量。 解得：，消耗的氧气为：。所以：经碱石灰吸收后所剩余气体体积为：。（2）原混合气体中跟的体积比。本题答案为：（1）；（2）。10在常温下的密闭容器中放入一定量的、和足量，用电火花不断引燃，待反应完全后，恢复到原温度，容器内压强几乎为。求：（1）容器内和的物质的量之比应为_；（2）若容器中的质量为，则容器中的质量范围为_。解答：本题考查甲烷的燃烧产物与过氧化钠的反应。解：（1）甲烷燃烧生成水和二氧化碳，过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，该反应的化学方程式为，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，反应的化学方程式为。根据反应完全后，恢复到原温度，容器内压强几乎为，说明容器内没有气体剩余。可写出总反应的化学方程式：。可得：容器内和的物质的量之比应为。（2）若容器中的质量为，即。根据化学方程式，当恰好完全反应时，三者物质的量之比为，可推得氧气的物质的量为：，质量为。由题意知：过氧化钠过量，所以容器中的质量范围为：。本题答案为：（1）；（2）。