3.1.1最简单的有机化合物——甲烷
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分) 1．下列说法中正确的是( )
A．由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物 B．烃是含有碳元素和氢元素的化合物 C．大多数有机物熔、沸点较低 D．有机物都难溶于水 【答案】 C
2．下列物质中属于有机物的是( )
①乙醇 ②食盐 ③石墨 ④甲烷 ⑤蔗糖 ⑥水 ⑦一氧化碳 ⑧碳酸钙 ⑨乙酸
A．①②④⑤⑨ B．①④⑤⑨ C．①③④⑤⑦⑧⑨ D．①④⑤⑥
【解析】 CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐等化合物虽然含有碳元素，但不属于有机物。 【答案】 B
3．下列叙述不正确的是( )
A．天然气和石油气的主要成分是甲烷 B．沼气是一种可再生能源 C．CH4和CO2都是温室气体 D．热稳定性：H2O>CH4>SiH4
【解析】 石油气的主要成分不是甲烷(是丙烷、丁烷等)。 【答案】 A
4．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法，是将它们分别( ) A．先后通入溴水和澄清的石灰水 B．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C．点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯 D．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水
【解析】 用干燥的冷烧杯可以检出是否生成水，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以检出是否生成CO2，从而确定原气体中是否含有碳元素。
【答案】 C
5．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( )
A．甲烷与氯气的物质的量之比为1：1，混合发生取代反应只生成CH3Cl B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl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】 甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol H原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，B错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气，D错误。
【答案】 C
6．(2017·昆明高一检测)为验证甲烷分子中含有C、H两种元素，可将其燃烧产物通过①浓硫酸；②澄清石灰水；③无水硫酸铜。正确的顺序是( )
A．①②③ B．②③ C．②③① D．③②
【解析】 要证明CH4中含有C、H两种元素，可通过其燃烧产物为CO2和H2O来证明，选②、③，检验时应先检验H2O后检验CO2，故顺序为③②。
【答案】 D
7．(2017·宁德高一检测)将试管中的甲烷和氯气光照一段时间后，拔开橡胶塞，实验过程中不可能观察到的现象是( )
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A．试管中气体的黄绿色变浅 B．试管中有火星出现 C．试管壁上有油状液滴出现 D．试管口有白雾 【解析】 甲烷和氯气光照一段时间后试管内气体颜色逐渐变浅，内壁有油状液滴出现，拔开橡胶塞试管口有少量白雾出现。故选B。 【答案】 B 8．(2017·山东聊城高一检测)能证明甲烷是正四面体结构而不是正方形的事实是( ) A．CH3Cl只有一种结构 B．CH2Cl2只有一种结构 C．CHCl3只有一种结构 D．C—H键的键长都相同 【解析】 无论甲烷是正四面体结构还是正方形，A、C、D都成立；甲烷若为正方形其二氯代物CH2Cl2有两种结构，如图，故选B。 【答案】 B 9．(2017·山东滨洲高一检测)下图是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、CH3Cl都难溶于水 C．CH4、CCl4、CH3Cl都比水轻 D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同 【解析】 CH3Cl不是正四面体结构，CCl4比水重，CH4和CCl4的性质不同。 【答案】 B 10．(2017·太原高一检测)一定量的CH4恰好与一定量的O2完全反应得CO2、CO、H2O(g)，产物总质量为49.6 g，将其通过装有足量浓H2SO4的洗气瓶后，洗气瓶增重25.2 g。CH4若完全燃烧还需O2的体积(标准状况)为( ) A．8.96 L B．2.24 L C．4.48 L D．6.72 L 【解析】 由题中洗气瓶增重25.2 g可知，H2O的物质的量为1.4 mol，根据H原子守恒，所以CH4为0.7 mol，这样就知道CH4完全燃烧时生成CO2的物质的量也是0.7 mol。用0.7 mol CO2的质量减去已经生成的CO和CO2两者的总质量，就是CH4完全燃烧还需O2的质量，即m(O2)6.4 g－1＝0.7 mol×44 g·mol－(49.6 g－25.2 g)＝6.4 g，即n(O2)＝＝0.2 mol，V(O2)32 g/mol＝0.2 mol×22.4 L/mol＝4.48 L。 【答案】C 二、非选择题(本题包括5小题，共50分) 11．(10分)(2017·山东淄博高一检测)(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________，空间构型为________，在光照条件下该烃与氯气反应生成气态有机物的化学方程式为：____________________________。 (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。 - 2 - / 5
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【解析】 (1)该烃的物质的量为n＝2.8 L/22.4 L·mol＝0.125 mol，该烃的摩尔质
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量为M＝2 g/0.125 mol＝16 g·mol；1 mol该烃中含氢原子的物质的量为n(H)＝16 g×25%/1
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g·mol＝4 mol；1 mol该烃中含碳原子的物质的量为n(C)＝16 g×(1－25%)/12 g·mol＝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4个顶点即构成正四面体结构。
【答案】 (1)CH4
正四面体结构
光照
CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl
(2)或
12．(10分)(2017·南京高一检测)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，如图所示。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(完成下表，可不填满，也可补充)：
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【解析】 (1)X燃烧只生成H2O。(2)X燃烧只生成CO2。(3)X燃烧既生成CO2也生成H2O。 【答案】 (1)H2 (2)CO (3)①CH4 ②H2、CO ③H2、CH4 ④CO、CH4 ⑤H2、CO、CH4 13．(10分)(2014·山东德州高一检测)3个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生？
(1)①置于黑暗中：________________________________________________________________________；
②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：________________________________________________________________________；
③放在有光线的房子里：________________________________________________________________________。
(2)CH4和Cl2发生的一系列反应都是________(填反应类型)反应，请写出CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式：__________________________。
(3)若要使0.5 mol CH4完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代产物，则生成HCl的物质的量为________。
A．2.5 mol B．2 mol C．1.25 mol D．0.5 mol
【解析】 (1)对于有机反应，反应条件非常重要，通过控制反应条件，可使CH4和Cl2
的取代反应发生的现象不同。(3)0.5 mol CH4生成等物质的量的4种取代产物，即0.125 mol CH3Cl、0.125 mol CH2Cl2、0.125 mol CHCl3、0.125 mol CCl4，生成HCl的物质的量为n(HCl)＝0.125 mol×1＋0.125 mol×2＋0.125 mol×3＋0.125 mol×4＝1.25 mol，故选C项。
【答案】 (1)①无明显现象 ②爆炸 ③黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成
光照
(2)取代 CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl (3)C
14．(10分)(2015·广东高一检测)根据下图所示的实验装置回答有关问题：
(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V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x的值应为________。 (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________(填编号)。
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A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢 (5)E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为________。该装置存在的缺陷是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分为________(填编号)。 A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E．CCl4 【解析】 (1)浓H2SO4吸水，可干燥混合气体；(2)CH4和Cl2在光照条件下发生连锁取代反应，V(Cl2)/V(CH4)≥4时生成氯化氢最多，故x≥4。(3)过量的氯气进入D装置，发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，所以D装置可以吸收过量的Cl2。(4)E为防倒吸装置，烧杯中含有水，可吸收HCl气体。(5)盐酸与有机物不互溶，故可用分液法分离；尾气成分是多余的CH4和产物CH3Cl。 【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)C、D (5)分液 A、B 15．(10分)(2015·山东泰安高一检测)向甲、乙两支盛有甲烷的试管中(其中一支用黑纸包好)分别快速加入0.5 g KMnO4和1 mL浓盐酸，然后迅速塞上胶塞，放在试管架上，将其置于光线一般的室内，等待片刻，观察现象。已知KMnO4与浓盐酸在常温下即可反应产生氯气，试回答下列问题。 (1)请填写下表： 实验现象 实验结论 KMnO4与浓盐酸混合，试管中立即充满________色气体；在光照条件下，试管内甲 CH4与Cl2在光照条件下发生化学反应 气体的颜色________；试管内壁上出现了________。 迅速剥开黑纸，立即观察，试管内气体的乙 CH4与Cl2在无光照条件下不发生化学反应 颜色为________ (2)CH4和Cl2在光照条件下发生反应，生成气态有机物的化学方程式为________，该反应属于________反应。 【解析】 KMnO4与浓盐酸混合时，立即产生黄绿色的氯气，氯气与甲烷在黑暗处不能发生反应，但在光照条件下能发生取代反应，生成的有机产物中有三种是无色油状液体，只有一氯甲烷是气体，同时还生成HCl气体，该反应属于取代反应。 【答案】 (1)黄绿 变浅(或消失) 油状液滴 黄绿色 光照
(2)CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl 取代
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高中化学第3章有机化合物第1节最简单的有机化合物——甲烷第1课时作业人教版
