2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)專題8有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用1.1天然氣的利用甲烷課時(shí)練含解析蘇教版必修2

PAGE8-自然氣的利用甲烷(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括10小題，每小題4分，共40分)1.(2024·蘇州高一檢測)“可燃冰”是海底隱藏的資源之一，其主要成分是甲烷。以下是甲烷在空氣中燃燒的微觀過程模擬圖，符合該反應(yīng)微觀過程先后依次的選項(xiàng)是 ()A.②③①B.①③②C.③②①D.②①③【解析】選D。甲烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，該過程中首先是分子狀態(tài)的甲烷和氧氣(圖②)，然后化學(xué)鍵斷裂形成原子(圖①)，最終原子重新組合得到二氧化碳和水(圖③)?！炯庸逃?xùn)練】據(jù)《易經(jīng)》記載：“澤中有火”“上火下澤”。澤，指湖泊池沼。“澤中有火”是指“M氣體”在湖泊池沼水面上起火。這里“M氣體”是指 ()A.甲烷 B.一氧化碳C.二氧化碳 D.氫氣【解析】選A?！皾芍杏谢稹笔侵刚訚芍械恼託馊紵?，沼氣的主要成分為CH4。2.1874年，22歲的范特霍夫和27歲的勒貝爾分別提出了碳四面體學(xué)說，建立了分子的立體概念。下列各項(xiàng)均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，但最能反映其真實(shí)狀況的是 ()【解析】選D。甲烷分子的結(jié)構(gòu)示意圖和球棍模型只能表示分子中各原子在空間的連接方式，甲烷分子的電子式只能表示分子的成鍵狀況，以上三種表示方法均不能反映甲烷的真實(shí)存在狀況，而填充模型既表示分子中各原子的連接方式，又給出了各原子在空間的相對位置，故四種方式中填充模型最能反映其真實(shí)存在狀況。3.(2024·北京市海淀區(qū)高一檢測)有下列物質(zhì)：①氯氣；②硝酸；③溴水；④燒堿；⑤氧氣；⑥酸性KMnO4溶液，其中在肯定條件下可與甲烷反應(yīng)的是()A.①②③ B.④⑤⑥C.①⑤ D.②③④⑥【解析】選C。甲烷在光照條件下可與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，在點(diǎn)燃條件下可與O2反應(yīng)生成CO2和H2O；甲烷與硝酸、溴水、燒堿、酸性KMnO4溶液均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。4.(2024·揚(yáng)州高一檢測)下列關(guān)于甲烷的敘述正確的是 ()A.甲烷分子的空間構(gòu)型是正四面體形，所以CH2Cl2有兩種不同構(gòu)型B.甲烷可以與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，因此可以使氯水褪色C.甲烷能夠燃燒，在肯定條件下會發(fā)生爆炸，因此是礦井平安的重要威逼之一D.將甲烷與氯氣按1∶1體積比混合，光照條件下就可得到比較純凈的CH3Cl【解析】選C。A中結(jié)合甲烷空間結(jié)構(gòu)可知，CH2Cl2只有一種構(gòu)型，A錯誤；甲烷能與干燥的氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，但與氯水不反應(yīng)，B錯誤；甲烷與氯氣的取代反應(yīng)無論量多少，生成物都是混合物，D錯誤。5.(2024·泰州高一檢測)鑒別CH4、CO、H2三種無色氣體的方法是 ()A.點(diǎn)燃——通入澄清石灰水——加入溴的四氯化碳溶液B.點(diǎn)燃——罩上小燒杯——加入澄清石灰水C.點(diǎn)燃——通入澄清石灰水D.點(diǎn)燃——通入酸性KMnO4溶液【解析】選B。依據(jù)燃燒后的產(chǎn)物來推斷，甲烷燃燒后生成CO2和H2O，H2燃燒后生成H2O，CO燃燒后生成CO2。在火焰的上方罩一個(gè)干燥的小燒杯，出現(xiàn)水霧的是甲烷和H2，沒有水霧的是CO；然后在有水霧的兩個(gè)小燒杯里加入澄清石灰水，出現(xiàn)渾濁的是甲烷，無現(xiàn)象的是H2。6.(2024·泰州高一檢測)下列說法中正確的是 ()A.相對分子質(zhì)量相同，組成元素也相同的化合物肯定互為同分異構(gòu)體B.凡是分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)，肯定互為同系物C.兩種物質(zhì)的組成元素相同，各元素養(yǎng)量分?jǐn)?shù)也相同，則二者肯定互為同分異構(gòu)體D.分子式相同的不同有機(jī)物肯定互為同分異構(gòu)體【解析】選D。相對分子質(zhì)量相同，組成元素也相同的化合物不肯定互為同分異構(gòu)體，如CH3CH2OH和HCOOH，A項(xiàng)錯誤。分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)，不肯定互為同系物，如環(huán)丙烷()和1-丁烯(CH3CH2CHCH2)，B項(xiàng)錯誤。兩種物質(zhì)的組成元素相同，各元素養(yǎng)量分?jǐn)?shù)也相同，二者不肯定互為同分異構(gòu)體，如乙烯(C2H4)和環(huán)丁烷()，C項(xiàng)錯誤。分子式相同的不同有機(jī)物肯定互為同分異構(gòu)體，D項(xiàng)正確?！炯庸逃?xùn)練】關(guān)于CH4和的敘述不正確的是 ()A.均能用CnH2n+2組成通式來表示B.與全部烷烴互為同分異構(gòu)體C.因?yàn)樗鼈兘Y(jié)構(gòu)相像，所以它們的化學(xué)性質(zhì)相像D.它們互為同系物【解析】選B。B項(xiàng)它們與其他烷烴互為同系物；C項(xiàng)化學(xué)性質(zhì)相像；D項(xiàng)它們結(jié)構(gòu)相像，相差4個(gè)“CH2”原子團(tuán)，互為同系物。7.下列關(guān)于同系物的說法中，錯誤的是 ()A.同系物具有相同的最簡式B.同系物能符合同一通式C.同系物中，相鄰的同系物彼此在組成上相差一個(gè)“CH2”原子團(tuán)D.同系物的化學(xué)性質(zhì)基本相像，物理性質(zhì)隨碳原子數(shù)增加而呈規(guī)律性改變【解析】選A。結(jié)構(gòu)相像，必屬同一類物質(zhì)，因此有同一通式，但不肯定有相同的最簡式，A錯誤，B正確；相鄰?fù)滴锝M成上相差一個(gè)“CH2”原子團(tuán)，C正確；因結(jié)構(gòu)相像，所以化學(xué)性質(zhì)基本相像，但組成上的差異使得物理性質(zhì)隨碳原子數(shù)增加而呈規(guī)律性改變，D正確。8.把純凈的甲烷和氯氣混合在集氣瓶中，用塑料片蓋好，放在光亮的地方，片刻后，下列有關(guān)說法不正確的是 ()A.瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變B.瓶內(nèi)氣體顏色漸漸變淺C.產(chǎn)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HClD.將蘸有濃氨水的玻璃棒伸入瓶內(nèi)會出現(xiàn)白煙【解析】選A。甲烷與氯氣反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，故反應(yīng)后瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)變小，故A錯誤；氯氣為黃綠色氣體，在反應(yīng)中被消耗，而生成的有機(jī)產(chǎn)物和HCl均無色，故氣體顏色變淺，故B正確；甲烷可以發(fā)生一氯取代、二氯取代、三氯取代和四氯取代，故產(chǎn)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，故C正確；甲烷的取代反應(yīng)有HCl氣體生成，能和濃氨水揮發(fā)出的氨氣發(fā)生化合反應(yīng)生成氯化銨固體，表現(xiàn)為有白煙生成，故D正確。9.(教材二次開發(fā)·原創(chuàng)題)美國宇航局(NASA)馬里諾娃博士發(fā)覺了一種比二氧化碳高104倍的“超級溫室氣體”全氟丙烷(C3F8)，提示人們慎用含氟物。有關(guān)全氟丙烷的說法正確的是 ()A.分子中3個(gè)碳原子可能處于同始終線上B.全氟丙烷的電子式為FC.由丙烷轉(zhuǎn)化為全氟丙烷的反應(yīng)為取代反應(yīng)D.全氟丙烷屬于烷烴【解析】選C。A項(xiàng)，3個(gè)碳原子不行能處于同始終線上，錯誤。B項(xiàng)，電子式中氟原子四周應(yīng)有8個(gè)電子，錯誤。C項(xiàng)，丙烷上的氫原子全部被氟原子取代得到全氟丙烷，正確。D項(xiàng)，全氟丙烷中含有碳、氟元素，不含氫元素，不屬于烷烴，錯誤。10.(2024·徐州高一檢測)有機(jī)物分子里的某些原子(或原子團(tuán))被其他原子(或原子團(tuán))所替代的反應(yīng)叫取代反應(yīng)。下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是 ()A.CH4C+2H2B.2HI+Cl22HCl+I2C.CH4+2O2CO2+2H2OD.CH4+Cl2CH3Cl+HCl【解析】選D。A屬于分解反應(yīng)，B屬于置換反應(yīng)，C屬于氧化還原反應(yīng)(燃燒)，D屬于取代反應(yīng)。二、非選擇題(本題包括2小題，共30分)11.(15分)如圖是幾種烷烴的球棍模型，試回答下列問題：(1)A、B、C三者的關(guān)系是_________________。

(2)A的分子式為_______，C的分子式為_______。

(3)寫出C的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式_______。

【解析】據(jù)球棍模型知結(jié)構(gòu)簡式分別為A.CH3CH3，B.CH3CH2CH3，C.CH3CH2CH2CH3，名稱分別為乙烷、丙烷、正丁烷，它們分子組成上依次相差一個(gè)“CH2”，互為同系物。答案：(1)同系物(2)C2H6C4H10(3)12.(15分)(2024·衢州高一檢測)為了驗(yàn)證甲烷的燃燒產(chǎn)物，某同學(xué)設(shè)計(jì)了甲烷的燃燒試驗(yàn)(如圖所示)：依據(jù)試驗(yàn)裝置完成下列試驗(yàn)步驟和現(xiàn)象：(1)點(diǎn)燃甲烷前必需進(jìn)行的試驗(yàn)步驟是_______________________________，

如何操作？______________________________________________________。

(2)起先抽氣后，在漏斗下方點(diǎn)燃甲烷，可視察到的現(xiàn)象是_____________________________________________________________________________。

(3)假如將B、C兩個(gè)裝置的位置交換，會對試驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生什么影響？_______________________________________________________________。

【解析】(1)為了防止甲烷中混有氧氣，在點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸，所以點(diǎn)燃前要驗(yàn)純；其驗(yàn)純的操作為用排水法收集一小試管甲烷，然后靠近點(diǎn)燃的酒精燈，假如發(fā)出“噗”的聲音則表明純凈，假如發(fā)出尖銳的爆鳴聲則表明不純凈。(2)起先抽氣后，在抽氣作用下，甲烷的燃燒火焰被吸入漏斗內(nèi)，甲烷燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，無水硫酸銅遇到水會變藍(lán)色，二氧化碳使澄清石灰水變渾濁。(3)C中為澄清石灰水溶液，B、C兩個(gè)裝置的位置交換，先檢驗(yàn)二氧化碳，二氧化碳通過澄清石灰水，則會帶出水蒸氣，用B中無水硫酸銅檢驗(yàn)水時(shí)，無法確定水是否是由甲烷燃燒生成的。答案：(1)驗(yàn)純用排水法收集一小試管甲烷，然后靠近點(diǎn)燃的酒精燈，假如發(fā)出“噗”的聲音則表明純凈，假如發(fā)出尖銳的爆鳴聲則表明不純凈(2)火焰被吸入漏斗內(nèi)，干燥管中無水CuSO4漸漸變藍(lán)，洗氣瓶中澄清石灰水漸漸變渾濁(3)不能驗(yàn)證是否產(chǎn)生水蒸氣(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題，每小題6分，共12分)13.(2024·臺州高一檢測)在光照條件下，CH4與Cl2能發(fā)生取代反應(yīng)。若將1molCH4與Cl2完全反應(yīng)，待反應(yīng)完成后測得四種取代物的物質(zhì)的量之比為1∶2∶3∶4，則消耗的Cl2為 ()A.1.0molB.2.0molC.3.0mol D.4.0mol【解析】選C。1molCH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，若生成的四種取代物的物質(zhì)的量之比為1∶2∶3∶4，則生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物質(zhì)的量分別為0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，這四種氯代物中n(Cl)=0.1mol×1+0.2mol×2+0.3mol×3+0.4mol×4=3.0mol，依據(jù)取代反應(yīng)的特點(diǎn)知n(HCl)=3.0mol，依據(jù)元素守恒可推斷參與反應(yīng)的氯氣的物質(zhì)的量n(Cl2)=3.0mol。14.(雙選)(2024·無錫高一檢測)下列說法正確的是 ()A.烷烴的通式為CnH2n+2，隨n的增大，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)漸漸減小B.和互為同系物C.丙烷的空間填充模型為D.分子式為C2H6和分子式為C5H12的烷烴的一氯代物的數(shù)目可能相同【解析】選B、D。隨著碳原子數(shù)的增多，烷烴的含碳量漸漸增大，故A錯誤；和的結(jié)構(gòu)相像、分子組成相差一個(gè)“CH2”原子團(tuán)，二者互為同系物，故B正確；丙烷的球棍模型為，故C錯誤；CH3CH3的一氯代物只有1種，C5H12有3種同分異構(gòu)體，其中的一氯代物只有1種，故D正確?！炯庸逃?xùn)練】肯定體積的甲烷在肯定量O2中燃燒后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣，測得混合氣體的質(zhì)量為49.6g，將混合氣體緩慢通過無水CaCl2時(shí)，CaCl2質(zhì)量增加25.2g，則混合氣體中CO2的質(zhì)量為()A.12.5gB.13.2gC.19.7gD.24.4g【解析】選B。CaCl2汲取水蒸氣，生成H2O25.2g，即生成1.4molH2O；依據(jù)氫原子守恒，可得CH4為0.7mol；再依據(jù)碳原子守恒，可得CO和CO2共0.7mol，可得44g·mol-1×n(CO2)+28g·mol-1×[0.7mol-n(CO2)]=49.6g-25.2g，可得n(CO2)=0.3mol，m(CO2)=13.2g。二、非選擇題(本題包括1小題，共18分)15.(2024·舟山高一檢測)利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)愛好小組在試驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下：依據(jù)設(shè)計(jì)要求回答：(1)B裝置有三種功能：①限制氣流速度；②勻稱混合氣體；③________________________________________________。

(2)設(shè)V(Cl2)/V(CH4)=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)_______。

(3)D裝置的石棉中勻稱混有KI粉末，其作用是______________________________________________________________________________________。

(4)E裝置的作用是_______(填字母)。

A.收集氣體B.汲取氯氣C.防止倒吸 D.汲取氯化氫(5)在C裝置中，經(jīng)過一段時(shí)間的強(qiáng)光照耀，發(fā)覺硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式：_________________________。

(6)E裝置除生成鹽酸外，還含有油狀有機(jī)物，從E中分別出油狀有機(jī)物的最佳方法為_______。該裝置還有缺陷，緣由是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為_______(填字母)。

a.CH4b.CH3Clc.CH2Cl2d.CHCl3e.CCl4【解析】(1)B裝置的三個(gè)作用：①限制氣流速度從而達(dá)到合適的反應(yīng)比例；②勻稱混合氣體，便于后續(xù)試驗(yàn)；③干燥混合氣體。(2)當(dāng)發(fā)生反應(yīng)：CH4+4Cl2