专题8 第一单元 第1课时 天然气的利用 甲烷 课后巩固练习(含答案）
文档属性
| 名称 | 专题8 第一单元 第1课时 天然气的利用 甲烷 课后巩固练习(含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 268.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-08 17:11:16 | ||
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文档简介
第一单元 化石燃料与有机化合物
第1课时 天然气的利用 甲烷
题组一 甲烷的组成与结构
1．下列关于甲烷的说法错误的是( )
A．分子式：CH4
B．可作为清洁燃料
C．球棍模型：
D．可使酸性KMnO4溶液褪色
2．下列关于甲烷的说法不正确的是( )
A．甲烷分子具有正四面体结构
B．甲烷是无色、无味的气体
C．甲烷是最简单的有机化合物
D．甲烷能使溴水褪色
3．下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型，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
4．(2022·江西省临川第二中学高一期中)能证明CH4分子的空间结构为正四面体形而非平面正方形的事实是( )
A．CH2Cl2只有一种结构
B．CH3Cl分子只有一种结构
C．C原子距离四个H原子的距离一样
D．CH4分子中的四个碳氢键一样
题组二 甲烷的性质
5．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，有助于缓解人类面临的能源危机。下列说法正确的是( )
①甲烷是“西气东输”的主要成分 ②在相同条件下，甲烷的密度大于空气的密度 ③甲烷难溶于水 ④可燃冰是一种极具潜力的能源
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
6．(2022·河北石家庄二十三中高一期中)最新研究发现，火星大气层中含有甲烷。下列说法错误的是( )
A．甲烷是一种共价化合物
B．可燃冰释放出的气体中含有甲烷
C．甲烷能发生氧化反应和取代反应
D．等物质的量的CH4与Cl2在光照下的反应产物只有CH3Cl和HCl
7．下列反应中，属于取代反应的是( )
A．CaCO3CaO＋CO2↑
B．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
C．CH4＋2O2CO2＋2H2O
D．CH3CH3＋Cl2C2H5Cl＋HCl
8．(2022·上海市延安中学高一期末)1 mol甲烷和1 mol氯气在光照条件下充分反应，产物中物质的量最多的是( )
A．CH3Cl B．HCl
C．CH2Cl2 D．CHCl3
9．下列关于甲烷的说法正确的是( )
A．甲烷是含碳元素质量分数最高的有机物
B．1 mol甲烷与1 mol氯气反应恰好生成1 mol一氯甲烷
C．CH2Cl2为正四面体结构
D．沼气的主要成分是甲烷，常用作清洁燃料
10．将甲烷与一定量的氯气混合于一试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽中(如图所示)，对于此反应，有关叙述不正确的是( )
A．该反应的生成物只有四种
B．该反应的条件是光照
C．该反应结束后试管内液面上升(冷却到室温)
D．该反应属于取代反应
11．(2022·辽宁同泽高中高一阶段练习)以下关于甲烷的说法中，正确的是( )
①一氯甲烷分子具有四面体结构 ②二氯甲烷有两种 ③甲烷与Cl2在光照条件下发生取代，取代1 mol H需0.5 mol Cl2 ④甲烷分子中四个C—H键，任意两个共价键之间的键角均相等
A．②③④ B．②③
C．①④ D．①③
12．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法是( )
A．通入溴水中→通入澄清石灰水中
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→通入溴水中
13．标准状况下，44.8 L CH4与一定量Cl2在光照条件下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代产物的物质的量相等，则消耗Cl2的物质的量为( )
A．1 mol B．2 mol
C．4 mol D．5 mol
14.取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( )
A．反应过程中试管内黄绿色逐渐消失，试管壁上有油珠产生
B．甲烷和Cl2反应后的产物有4种
C．盛放饱和食盐水的水槽底部不会有晶体析出
D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体充满试管
15．如图所示，U形管的左端是被水和胶塞封闭的甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假设氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的一端放置在有光的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气充分反应，且只产生一种有机物，请写出其化学方程式：_________。
(2)经过几个小时的反应后，U形管右端的液面变化是________(填字母)。
A．升高 B．降低
C．不变 D．无法确定
(3)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到的现象是_______________________。
(4)右端玻璃管的作用是_______________________________________________________。
16.如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲注射器中注入10 mL CH4，同温同压下乙注射器中注入50 mL Cl2，将乙注射器中的气体推入甲注射器中，光照一段时间使气体在甲注射器中反应。
(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，甲注射器活塞向右移动
③甲注射器内壁有油珠
④产生火花
其中正确的是________(填序号)。
(2)甲注射器中发生反应的化学反应类型为_____________________________________。
(3)反应后，甲注射器中剩余气体最好用________(填字母)吸收。
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，若将甲注射器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紫色石蕊试液，观察到________________。
第一单元 化石燃料与有机化合物
第1课时 天然气的利用 甲烷
1．D 2.D 3.B 4.A 5.C
6．D [甲烷是由碳元素和氢元素组成的共价化合物，A项正确；可燃冰是由水和甲烷在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质，可燃冰释放出的气体为甲烷，B项正确；等物质的量的CH4和Cl2在光照下发生取代反应，属于连锁反应，生成4种氯代产物，同时生成HCl，D项错误。]
7．D [CaCO3高温下生成CaO和CO2，属于分解反应，A不符合题意；Zn与硫酸反应属于置换反应，B不符合题意；CH4与O2反应属于氧化反应，C不符合题意；CH3CH3与Cl2反应生成CH3CH2Cl，可看成是CH3CH3中1个H原子被Cl原子取代，属于取代反应，D符合题意。]
8．B [甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，可生成有机物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，每一步反应都生成HCl，所以生成物中物质的量最多的是HCl，故B正确。]
9．D [有机物中C原子呈四价，1个C原子最多结合4个H原子，甲烷是含氢元素质量分数最高的有机物，A错；1 mol甲烷与1 mol氯气发生取代反应，伴随副反应的发生，生成多种氯代物，生成的一氯甲烷的物质的量小于1 mol，B错；甲烷分子中，1个碳原子与4个氢原子形成共价键，4个共价键完全相同，且向空间4个方向伸展，所以甲烷为正四面体结构，而CH2Cl2相当于甲烷分子中的2个氢原子替换成2个氯原子，所以不是正四面体结构，应为四面体结构，C错。]
10．A [甲烷和氯气反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢5种，故A错误；该反应氯气中的氯原子取代了甲烷中的氢原子，属于取代反应，反应条件是光照，故B、D正确；该反应生成了液态的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，使气体的量减少，且生成的氯化氢气体极易溶于水，试管内压强减小，液面上升(冷却到室温)，故C正确。]
11．C [一氯甲烷分子为甲烷中一个H原子被Cl取代，CH3Cl的结构不对称，为四面体结构，故①正确；甲烷为正四面体结构，所以二氯甲烷只有一种，故②错误；甲烷与氯气发生一氯取代的化学方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，取代1 mol H需1 mol Cl2，故③错误；甲烷分子中四个碳氢键完全相同，任意两个碳氢键之间的键角均相等，故④正确。]
12．C
13．D [标准状况下，44.8 L CH4的物质的量为2 mol，2 mol甲烷完全与氯气发生取代反应，生成相同物质的量的四种取代物，所以每种取代物的物质的量是0.5 mol，在甲烷和氯气的取代反应中，被取代的氢原子的物质的量与消耗的氯气的物质的量相等，所以生成0.5 mol一氯甲烷需要0.5 mol氯气，生成0.5 mol二氯甲烷需要1 mol氯气，生成0.5 mol三氯甲烷需要1.5 mol氯气，生成0.5 mol四氯化碳需要2 mol氯气，所以总共消耗氯气的物质的量为0.5 mol＋1 mol＋1.5 mol＋2 mol＝5 mol。]
14．A [Cl2被消耗后，黄绿色消失，生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，所以试管壁上有油珠产生，A项正确；CH4与Cl2反应生成4种有机物和1种无机物，共有5种产物，B项错误；CH4与Cl2反应生成HCl，HCl溶于饱和食盐水会有NaCl晶体析出，C项错误；取代产物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油状液体，而CH3Cl是气体，不溶于饱和食盐水，故液体不会充满试管，D项错误。]
15．(1)CH4＋4Cl4CCl4＋4HCl (2)B (3)有白色胶状沉淀生成 (4)平衡气压
解析 (1)因CH4和Cl2的体积之比为1∶4，若充分反应且只产生一种有机物，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl。(2)甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成的一氯甲烷为不溶于水的气体，其他三种有机产物均为油状液体，且生成的氯化氢气体易溶于水，故甲烷和氯气的反应为气体的物质的量减少的反应，会导致U形管右端液面降低，左端液面升高。(3)因U形管左侧生成的HCl溶于水后发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以会观察到U形管左端有白色胶状沉淀生成。(4)在U形管右侧插入一支玻璃管的目的是连通大气，平衡气压。
16．(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
解析 (1)该注射器里氯气与甲烷的体积之比为5∶1，氯气过量，最终剩余的气体中仍有氯气，不会变为无色。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，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷为液体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲注射器活塞向右移动。
(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲注射器中发生的是取代反应。
(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，最好用氢氧化钠溶液吸收。
(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4不溶于水，可以看到液体分为两层；若加入几滴紫色石蕊试液，溶液会先变红后褪色。
第1课时 天然气的利用 甲烷
题组一 甲烷的组成与结构
1．下列关于甲烷的说法错误的是( )
A．分子式：CH4
B．可作为清洁燃料
C．球棍模型：
D．可使酸性KMnO4溶液褪色
2．下列关于甲烷的说法不正确的是( )
A．甲烷分子具有正四面体结构
B．甲烷是无色、无味的气体
C．甲烷是最简单的有机化合物
D．甲烷能使溴水褪色
3．下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型，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
4．(2022·江西省临川第二中学高一期中)能证明CH4分子的空间结构为正四面体形而非平面正方形的事实是( )
A．CH2Cl2只有一种结构
B．CH3Cl分子只有一种结构
C．C原子距离四个H原子的距离一样
D．CH4分子中的四个碳氢键一样
题组二 甲烷的性质
5．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，有助于缓解人类面临的能源危机。下列说法正确的是( )
①甲烷是“西气东输”的主要成分 ②在相同条件下，甲烷的密度大于空气的密度 ③甲烷难溶于水 ④可燃冰是一种极具潜力的能源
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
6．(2022·河北石家庄二十三中高一期中)最新研究发现，火星大气层中含有甲烷。下列说法错误的是( )
A．甲烷是一种共价化合物
B．可燃冰释放出的气体中含有甲烷
C．甲烷能发生氧化反应和取代反应
D．等物质的量的CH4与Cl2在光照下的反应产物只有CH3Cl和HCl
7．下列反应中，属于取代反应的是( )
A．CaCO3CaO＋CO2↑
B．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
C．CH4＋2O2CO2＋2H2O
D．CH3CH3＋Cl2C2H5Cl＋HCl
8．(2022·上海市延安中学高一期末)1 mol甲烷和1 mol氯气在光照条件下充分反应，产物中物质的量最多的是( )
A．CH3Cl B．HCl
C．CH2Cl2 D．CHCl3
9．下列关于甲烷的说法正确的是( )
A．甲烷是含碳元素质量分数最高的有机物
B．1 mol甲烷与1 mol氯气反应恰好生成1 mol一氯甲烷
C．CH2Cl2为正四面体结构
D．沼气的主要成分是甲烷，常用作清洁燃料
10．将甲烷与一定量的氯气混合于一试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽中(如图所示)，对于此反应，有关叙述不正确的是( )
A．该反应的生成物只有四种
B．该反应的条件是光照
C．该反应结束后试管内液面上升(冷却到室温)
D．该反应属于取代反应
11．(2022·辽宁同泽高中高一阶段练习)以下关于甲烷的说法中，正确的是( )
①一氯甲烷分子具有四面体结构 ②二氯甲烷有两种 ③甲烷与Cl2在光照条件下发生取代，取代1 mol H需0.5 mol Cl2 ④甲烷分子中四个C—H键，任意两个共价键之间的键角均相等
A．②③④ B．②③
C．①④ D．①③
12．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法是( )
A．通入溴水中→通入澄清石灰水中
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→通入溴水中
13．标准状况下，44.8 L CH4与一定量Cl2在光照条件下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代产物的物质的量相等，则消耗Cl2的物质的量为( )
A．1 mol B．2 mol
C．4 mol D．5 mol
14.取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( )
A．反应过程中试管内黄绿色逐渐消失，试管壁上有油珠产生
B．甲烷和Cl2反应后的产物有4种
C．盛放饱和食盐水的水槽底部不会有晶体析出
D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体充满试管
15．如图所示，U形管的左端是被水和胶塞封闭的甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假设氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的一端放置在有光的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气充分反应，且只产生一种有机物，请写出其化学方程式：_________。
(2)经过几个小时的反应后，U形管右端的液面变化是________(填字母)。
A．升高 B．降低
C．不变 D．无法确定
(3)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到的现象是_______________________。
(4)右端玻璃管的作用是_______________________________________________________。
16.如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲注射器中注入10 mL CH4，同温同压下乙注射器中注入50 mL Cl2，将乙注射器中的气体推入甲注射器中，光照一段时间使气体在甲注射器中反应。
(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，甲注射器活塞向右移动
③甲注射器内壁有油珠
④产生火花
其中正确的是________(填序号)。
(2)甲注射器中发生反应的化学反应类型为_____________________________________。
(3)反应后，甲注射器中剩余气体最好用________(填字母)吸收。
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，若将甲注射器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紫色石蕊试液，观察到________________。
第一单元 化石燃料与有机化合物
第1课时 天然气的利用 甲烷
1．D 2.D 3.B 4.A 5.C
6．D [甲烷是由碳元素和氢元素组成的共价化合物，A项正确；可燃冰是由水和甲烷在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质，可燃冰释放出的气体为甲烷，B项正确；等物质的量的CH4和Cl2在光照下发生取代反应，属于连锁反应，生成4种氯代产物，同时生成HCl，D项错误。]
7．D [CaCO3高温下生成CaO和CO2，属于分解反应，A不符合题意；Zn与硫酸反应属于置换反应，B不符合题意；CH4与O2反应属于氧化反应，C不符合题意；CH3CH3与Cl2反应生成CH3CH2Cl，可看成是CH3CH3中1个H原子被Cl原子取代，属于取代反应，D符合题意。]
8．B [甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，可生成有机物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，每一步反应都生成HCl，所以生成物中物质的量最多的是HCl，故B正确。]
9．D [有机物中C原子呈四价，1个C原子最多结合4个H原子，甲烷是含氢元素质量分数最高的有机物，A错；1 mol甲烷与1 mol氯气发生取代反应，伴随副反应的发生，生成多种氯代物，生成的一氯甲烷的物质的量小于1 mol，B错；甲烷分子中，1个碳原子与4个氢原子形成共价键，4个共价键完全相同，且向空间4个方向伸展，所以甲烷为正四面体结构，而CH2Cl2相当于甲烷分子中的2个氢原子替换成2个氯原子，所以不是正四面体结构，应为四面体结构，C错。]
10．A [甲烷和氯气反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢5种，故A错误；该反应氯气中的氯原子取代了甲烷中的氢原子，属于取代反应，反应条件是光照，故B、D正确；该反应生成了液态的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，使气体的量减少，且生成的氯化氢气体极易溶于水，试管内压强减小，液面上升(冷却到室温)，故C正确。]
11．C [一氯甲烷分子为甲烷中一个H原子被Cl取代，CH3Cl的结构不对称，为四面体结构，故①正确；甲烷为正四面体结构，所以二氯甲烷只有一种，故②错误；甲烷与氯气发生一氯取代的化学方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，取代1 mol H需1 mol Cl2，故③错误；甲烷分子中四个碳氢键完全相同，任意两个碳氢键之间的键角均相等，故④正确。]
12．C
13．D [标准状况下，44.8 L CH4的物质的量为2 mol，2 mol甲烷完全与氯气发生取代反应，生成相同物质的量的四种取代物，所以每种取代物的物质的量是0.5 mol，在甲烷和氯气的取代反应中，被取代的氢原子的物质的量与消耗的氯气的物质的量相等，所以生成0.5 mol一氯甲烷需要0.5 mol氯气，生成0.5 mol二氯甲烷需要1 mol氯气，生成0.5 mol三氯甲烷需要1.5 mol氯气，生成0.5 mol四氯化碳需要2 mol氯气，所以总共消耗氯气的物质的量为0.5 mol＋1 mol＋1.5 mol＋2 mol＝5 mol。]
14．A [Cl2被消耗后，黄绿色消失，生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，所以试管壁上有油珠产生，A项正确；CH4与Cl2反应生成4种有机物和1种无机物，共有5种产物，B项错误；CH4与Cl2反应生成HCl，HCl溶于饱和食盐水会有NaCl晶体析出，C项错误；取代产物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油状液体，而CH3Cl是气体，不溶于饱和食盐水，故液体不会充满试管，D项错误。]
15．(1)CH4＋4Cl4CCl4＋4HCl (2)B (3)有白色胶状沉淀生成 (4)平衡气压
解析 (1)因CH4和Cl2的体积之比为1∶4，若充分反应且只产生一种有机物，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl。(2)甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成的一氯甲烷为不溶于水的气体，其他三种有机产物均为油状液体，且生成的氯化氢气体易溶于水，故甲烷和氯气的反应为气体的物质的量减少的反应，会导致U形管右端液面降低，左端液面升高。(3)因U形管左侧生成的HCl溶于水后发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以会观察到U形管左端有白色胶状沉淀生成。(4)在U形管右侧插入一支玻璃管的目的是连通大气，平衡气压。
16．(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
解析 (1)该注射器里氯气与甲烷的体积之比为5∶1，氯气过量，最终剩余的气体中仍有氯气，不会变为无色。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，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷为液体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲注射器活塞向右移动。
(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲注射器中发生的是取代反应。
(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，最好用氢氧化钠溶液吸收。
(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4不溶于水，可以看到液体分为两层；若加入几滴紫色石蕊试液，溶液会先变红后褪色。