苏教版（2019）高中化学必修第二册 8.1.1天然气的利用甲烷同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 苏教版（2019）高中化学必修第二册 8.1.1天然气的利用甲烷同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-12 18:07:52 | ||
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文档简介
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8.1.1天然气的利用甲烷同步练习-苏教版高中化学必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．既可以用来鉴别乙烯和甲烷，又可用来除去甲烷中混有的乙烯的方法是
A．通入足量溴水中 B．与足量的液溴反应
C．通入酸性高锰酸钾溶液 D．—定条件下与H2反应
2．二氯甲烷的结构式为 ，下列叙述错误的是
A．该物质只有一种结构，则可证明甲烷的结构不是平面形，而是正四面体形
B．二氯甲烷可由甲烷与氯气在光照下发生取代反应而得到
C．标准状况下3.36L二氯甲烷的物质的量为0.15mol
D．二氯甲烷属于烃的衍生物，其官能团为碳氯键
3．下列实验装置能达到实验目的是
A．实验室制少量氨气 B．中和反应热的测定 C．甲烷与氯气的取代反应 D．检验碳酸氢钠分解产物
A．A B．B C．C D．D
4．下列属于加成反应的是
A．CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH
B．CH4 + Cl2CH3Cl + HCl
C．2CH3CH2OH + O2CH3COOH + H2O
D．2CH3CH2OH＋2Na 2CH3CH2ONa + H2↑
5．利用Sonogashira反应机理合成苯乙炔的基本过程如图，其中，表示配体
下列叙述错误的是
A．和CuI共同作为该过程的催化剂
B．该反应中存在极性键的断裂和形成
C．步骤④过程中，Pd元素被还原
D．该过程的总反应为加成反应
6．W、X、Y、Z四种短周期元素，它们在周期表中位置如图所示，下列说法不正确的是
A．Z、Y、X的原子半径依次减小，非金属性依次降低
B．Z、Y、W的最高价氧化物对应水化物的酸性依次降低
C．WH4与Z元素的单质在一定条件下可能发生化学反应
D．X的单质能与H2Y的水溶液反应，产生淡黄色浑浊
7．下列表示不正确的是
A．硫离子的结构示意图： B．甲烷的空间充填模型：
C．丙烷的结构简式：CH3CH2CH3 D．氯化氢的电子式：
8．下列关于CH4的说法错误的是
A．CH4是沼气、天然气和煤矿坑道气的主要成分 B．甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
C．收集甲烷可以用向下排空气法 D．甲烷和氯水光照时发生取代反应
9．如图所示，U形管的左端被饱和食盐水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体。将该装置放在光亮的地方，使混合气体缓慢地反应一段时间。 下列说法不正确的是
A．一段时间后，可观察到U形管内壁出现油状液滴
B．此实验可制得纯净的一氯甲烷
C．此反应必须在有光照的条件下才能进行
D．反应一段时间后，U形管右端的液面会降低
10．甲烷是天然气、沼气、油田气和坑道气的主要成分，下列说法正确的是
A．沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在富氧条件下发酵分解而成的气体，是一种清洁能源
B．有一套以天然气为燃料的灶具，现改烧液化石油气(主要成分是丙烷)，应采取的措施是减少空气进入量，增大石油气进入量
C．将甲烷和氯气以物质的量之比1：4混合光照可得到纯净的CCl4
D．CH2Cl2无同分异构体说明甲烷为正四面体结构而非平面正方形
二、填空题
11．写出下列烷烃的分子式：
(1)写出烷烃的通式
(2)含有30个氢原子的烷烃： 。
(3)试写出三氯甲烷在光照条件下与氯气反应的化学方程式： 。
12．下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题.
（1）甲烷的球棍模型是 ，甲烷的电子式是 （填序号）。
（2）写出甲烷与氯气反应的化学方程式： （只写第一步），该反应的反应类型是 。
（3）甲烷与丙烷互为 （填序号）。
a.同位素 b.同素异形体 c.同系物 d.同分异构体
（4）相对分子质量为72的烷烃的分子式是 。
13．甲烷的空间构型是怎样的呢？假设甲烷是平面结构(碳位于正方形的中心，4个氢原子位于正方形的四个顶点)。试画出可能有的结构 。实验测定二氯甲烷的熔点和沸点，发现只可能有一种二氯甲烷，因此它只有一种结构。试推测甲烷的空间结构： 。
14．回答下列问题
Ⅰ．下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在空格上。
A．金刚石和石墨 B．.氧气(O2)与臭氧(O3) C．16O、17O和18O
D．CH4和CH3CH2CH3 E．乙烯和乙烷 F．和
G．和
其中互为同位素的是 ，互为同系物的是 ，互为同分异构体的是 。
Ⅱ．在①CaCl2 ②C2H6 ③CO2 ④H2SO4 ⑤Na2O2 ⑥Ba(OH)2 ⑦NH4NO3 ⑧H2O2中，其中同时含有离子键、共价键的有 (填序号，下同)，既含有极性键、又有非极性键的是 。
Ⅲ．(1)0.1 mol某烃在足量的O2中燃烧，生成13.2 g CO2和5.4 g H2O，分子式为 ，某烷烃C的结构简式为CH3CH2CH(CH3)2，则该烃的一氯代物有 种。
(2)同温同压下某种烷烃A对H2的相对密度为43，则该烃的分子式为 。
15．如图分别是烃A、B、C的模型。
请回答下列问题：
(1)A、B两种模型分别是有机物的 模型和 模型。
(2)A的分子式为 ，B的官能团名称为 ，C的结构简式为 。
(3)下列关于烃A、B、C的说法中不正确的是 (填字母)。
aA在光照条件下与Cl2发生取代反应，得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物
bB、C燃烧时都会产生黑烟
cC能因发生化学反应而使酸性KMnO4溶液和溴水褪色
dB分子中含有极性键和非极性键
(4)B与溴水反应的化学方程式为 。
16．按要求完成下列填空
(1)写出氨气的电子式 ，乙炔的结构式 ，氢原子数为12的链状烷烃分子式 。
(2)用电离方程式表示氨水溶液显碱性的原因 。
(3)写出铜与浓硫酸反应的化学方程式 。
17．甲烷的物理性质
颜色 气味 状态 密度 水溶性
比空气
18．根据要求书写下列方程式
(1)甲烷与氯气在光照条件下发生反应生成气态有机物的化学方程式： 。
(2)铁与水蒸气反应的化学方程式 。
(3)实验室制取少量NO的离子反应方程式 。
(4)工业上制取粗硅的化学方程式 。
(5)用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃的原理 。
19．以下是几种烃结构的不同表示方法：
回答下列问题：
(1)Ⅰ表示甲烷的 模型，Ⅱ的名称是 。
(2)Ⅲ的同分异构的结构简式为 。
(3)将如图装置放置在光亮的地方。
①随后能观察到的实验现象是 (填标号)。
A．试管壁出现油状液滴 B．试管中有少量白雾 C．试管内气体颜色逐渐变浅 D．试管内液面上升
②油状液滴的化学成分是 (写化学式)。
20．将下列物质进行分类(填序号)：①O2与O3；②C与C；③H2O和D2O；④冰与干冰；⑤H2、D2、T2；⑥乙醇与甲醚(CH3-O-CH3)；⑦CH3CH2CH2CH2CH3和CH3(CH2)3CH3
(1)互为同位素的是 ；
(2)互为同素异形体的是 ；
(3)互为同分异构体的是 ；
(4)属于同一化合物的是 。
(5)下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。
①甲烷的球棍模型是 ，甲烷的电子式是 (填序号)。
②写出甲烷在氧气中燃烧的化学方程式：
③相对分子质量为30的烷烃的分子式是 。
④甲烷与丙烷互为
A．同位素 B．同素异形体 C．同系物 D．同分异构体
三、实验题
21．烷烃的取代反应(以甲烷为例)实验探究
实验操作
实验现象 A装置：试管内气体颜色逐渐 ；试管内壁有 出现，试管中有 ，且试管内液面 ，水槽中有固体析出 B装置：
实验结论 CH4与Cl2需在 条件下发生化学反应，有关化学方程式为： CH4＋Cl2 (一氯代物)； CH3Cl＋Cl2 (二氯代物)； CH2Cl2＋Cl2 (三氯代物)； CHCl3＋Cl2 (四氯代物)
产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均 溶于水。 状态：常温下除 是气体，其余三种均为液体
取代反应概念 有机物分子里的某些原子或原子团被其他 所替代的反应
22．利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品制取盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：
完成下列填空：
(1)A中盛装浓盐酸的仪器的名称是 。
(2)B装置有三种功能：①控制气体流速；②干燥气体；③ 。
(3)若C中参加反应的甲烷与氯气的体积之比为1：2，两者反应后得到的产物中物质的量最大的是 (填化学式)。
(4)D装置的石棉浸有KI溶液，其作用是 。
(5)E中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为 (选填编号)。
A．萃取分液法 B．蒸馏法 C．水洗分液法 D．结晶法
(6)甲同学认为若E中有氯化氢产生，则一定可以说明甲烷与氯气发生了取代反应，这个观点 (填“正确”或“不正确”)。
(7)已知丁烷是甲烷的同系物，丁烷与氯气的取代反应的产物之一为C4H8Cl2，其同分异构体(不考虑立体异构)有 种。
23．(一)如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中属于烷烃的是 (填字母)。
(2)上图中互为同分异构体的是A与 ，B与 (填字母)。
(二)利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
试回答下列问题：
(1)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式： 。有人认为E中有氯化氢产生，不能证明甲烷与氯气发生了取代反应，你认为他的看法 (填“正确”或“不正确”)。
(2)B装置有三种功能：①控制气流速率；②混匀混合气体；③ 。
(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色，则棉花上可能预先滴有 溶液。
(4)将1 mol CH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl2的物质的量为 ，生成HCl的总物质的量为 。
参考答案：
1．A
【详解】鉴别乙烯和甲烷的最好的方法是通入足量溴水中，能使溴水褪色的是乙烯，不能使溴水褪色的是甲烷；除去甲烷中混有的乙烯的最好的方法是将混合气体通入足量溴水中，乙烯与溴水充分反应而除去，剩余甲烷。鉴别乙烯和甲烷的另一种方法是通入酸性高锰酸钾溶液中，能使高锰酸钾溶液褪色的是乙烯，不能使高锰酸钾溶液褪色的是甲烷；但除去甲烷中混有的乙烯不能用酸性高锰酸钾溶液，因为乙烯会被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳气体，而引入新杂质。答案选A。
2．C
【详解】A．若是平面结构，则二氯甲烷应有二种，若是正四面体结构，则二氯甲烷只有一种结构，故该物质只有一种结构，则可证明甲烷的结构不是平面形，而是正四面体形，故A正确；
B．甲烷与氯气在光照下发生连锁取代反应，可生成二氯甲烷，故B正确；
C．标准状况下二氯甲烷为液体，不能由3.36L计算其物质的量，故C错误；
D．二氯甲烷含C元素、H元素、Cl元素，属于烃的衍生物，其官能团为碳氯键，故D正确；
故选：C。
3．C
【详解】A．小试管口没有出气孔，试管内的空气无法排出，且收集氨气的导气管需深入到倒置的试管底部，故A错误；
B．铜导热性强，中和热测定实验中不能用铜质搅拌器搅拌，故B错误；
C．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代甲烷和氯化氢，故C正确；
D．加热碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳、水，试管口应略向下倾斜，故D错误；
选C。
4．A
【详解】A．乙烯和水生成乙醇，反应类型为加成反应，A正确；
B．甲烷和氯气反应生成一氯甲烷，反应类型为取代反应，B错误；
C．乙醇催化氧化生成乙酸，反应类型为氧化反应，C错误；
D．钠和乙醇反应生成乙醇钠，反应类型为置换反应，D错误；
故答案为：A。
5．D
【详解】A．和CuI在反应前有，反应后或反应过程中又出现，所以二者共同作为该过程的催化剂，A正确；
B．该反应中存在C－I极性键的断裂以及H－I极性键的形成，B正确；
C．步骤④过程中Pd元素化合价从+2价降低到0价，得到电子，Pd元素被还原，C正确；
D．生成物有苯乙炔和HI生成，因此该过程的总反应为取代反应，D错误；
答案选D。
6．A
【分析】由四种短周期元素在周期表中的相对位置可知，W为C元素、X为O元素、Y为S元素、Z为Cl元素。
【详解】A．同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则硫原子的原子半径大于氯原子，故A错误；
B．元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，三种元素中氯元素的非金属性最强，碳元素的非金属最弱，则碳酸、硫酸、高氯酸的酸性依次增强，故B正确；
C．甲烷在光照条件下可与氯气发生取代反应，故C正确；
D．氧气能与氢硫酸溶液反应生成淡黄色的硫沉淀和水，故D正确；
故选A。
7．A
【详解】A．S是16号元素，原子核内有16个质子，S原子获得2个电子变为S2-，核外电子排布是2、8、8，所以S2-结构示意图是： ，A错误；
B．甲烷是正四面体结构，由于原子半径：C＞H，所以其空间充填模型为： ，B正确；
C．丙烷分子中含有3个C原子，C原子之间以单键结合，剩余价电子全部与H原子结合，达到结合H原子的最大数目，故丙烷的结构简式是：CH3CH2CH3，C正确；
D．HCl是共价化合物，H原子与Cl形成1对共用电子对，使分子中各原子都达到稳定结构，其电子式为： ，D正确；
故合理选项是A。
8．D
【详解】A. CH4是沼气、天然气和煤矿坑道气的主要成分，A正确；
B. 甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色，B正确；
C. 甲烷密度小于空气，收集甲烷可以用向下排空气法，C正确；
D. 甲烷和氯气光照时发生取代反应，不是氯水，D错误；
答案选D。
9．B
【详解】A．HCl极易溶于水，而一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷均难溶于水，故有油状液体生成，A正确；
B．甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，甲烷的取代反应是逐步取代，但是多步取代反应是同时进行的，不可能得到纯净的一氯甲烷，B错误；
C．甲烷的取代反应必须有光照的条件，否则不会发生反应，C正确；
D．经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，所以压强减小，且生成的HCl能溶于水，U型管右端的玻璃管中水柱降低，D正确；
故答案选B。
10．D
【详解】A．沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在厌氧条件下发酵分解而成的气体，是一种清洁能源，A错误；
B．以天然气为燃料的灶具，现改烧液化石油气(主要成分是丙烷)，应采取的措施是增大空气进入量，减小石油气进入量，B错误；
C．将甲烷和氯气以物质的量之比1：4混合光照可得到的是含CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物，C错误；
D．CH2Cl2无同分异构体说明甲烷为正四面体结构而非平面正方形，D正确；
故选D。
11．(1)CnH2n+2
(2)C14H30
(3)CHCl3+Cl2CCl4+HCl
【分析】(1)
烷烃属于饱和烃，故通式为CnH2n+2。
(2)
因烷烃通式为通式为CnH2n+2，若含有30个H原子，则2n+2=30，则n=14，故分子式为C14H30。
(3)
三氯甲烷在光照条件下与氯气反应生成四氯化碳和氯化氢，故化学方程式为CHCl3+Cl2CCl4+HCl。
12． C B CH4+Cl2CH3Cl+HCl 取代反应 c C5H12
【详解】（1）A为甲烷分子结构示意图，B为电子式，C为球棍模型，D为比例模型，故答案为：C；B；
（2）甲烷与氯气光照下发生取代反应生成一氯甲烷和HCl，第一步反应为CH4+Cl2CH3Cl+HCl，该反应的反应类型是取代反应；故答案为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；取代反应；
（3）甲烷和丙烷结构相似，在分子组成上相差2个CH2原子团，互称为同系物；答案为c；
（4）相对分子质量为72的烷烃,烷烃通式为CnH2n+2=72；计算得到n=5，分子式为:C5H12。
13． 或 正四面体
【详解】如果甲烷是正方形的平面结构，就应该有两种结构：相邻或对角线上的氢被Cl取代，分别为或，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此甲烷的空间结构为正四面体。
14． C DF G ⑤⑥⑦ ②⑧ C3H6 4 C6H14
【详解】Ⅰ．16O、17O和18O质子数相同，中子数不同，三种微粒互为同位素，则互为同位素的选项是C；
CH4和CH3CH2CH3分子结构相似，在分子组成上相差2个CH2原子团，因此二者互为同系物；和分子结构相似，在分子组成上相差1个CH2原子团，因此二者也互为同系物，故互为同系物的选项是DF；
和分子式都是C5H12，结构不同，二者互为同分异构体，故互为同分异构体的选项是G；
Ⅱ．Na2O2、Ba(OH)2、NH4NO3都是离子化合物，含有离子键。在Na2O2和Ba(OH)2的阴离子中都含有共价键，在NH4NO3的阴离子、阳离子中也都含有共价键，故既含有离子键，又含有共价键的化合物的序号是⑤⑥⑦；
在C2H6中含有非极性键C-C和极性键C-H；在H2O2中含有非极性键O-O和极性键O-H，故既含有极性键、又有非极性键的物质序号是②⑧；
Ⅲ．(1) 0.1 mol某烃在足量的O2中燃烧，生成13.2 g CO2和5.4 g H2O，反应产生CO2的物质的量n(CO2)==0.3 mol，反应产生H2O的物质的量n(H2O)==0.3 mol，则根据反应过程中原子守恒，可知在1 mol该烃中含有C为，含有H为，故该烃的分子式为C3H6；
某烷烃C的结构简式为CH3CH2CH(CH3)2，根据物质结构简式可知在该烃分子中含有4种不同位置的H原子，故该烷烃的一氯代物有4种；
(2)同温同压下某种烷烃A对H2的相对密度为43，则烷烃A的相对分子质量M=2×43=86，由于烷烃分子式通式是CnH2n+2，则14n+2=86，解得n=6，所以该烷烃分子式是C6H14。
15． 球棍 比例 CH4 碳碳双键 c CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br
【分析】如图示烃A、B、C的模型，A应为甲烷的球棍模型，B应为乙烯的比例模型，C为苯的球棍模型。
【详解】(1)A为甲烷的球棍模型，B为乙烯的比例模型，故答案为：球棍；比例；
(2)A为甲烷，其分子式CH4；B为乙烯，官能团名称为碳碳双键；C为苯，结构简式为 ；故答案为：CH4；碳碳双键； ；
(3)a．A为甲烷，甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应，同时会有多个反应发生，得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物，故a正确；
b．乙烯和苯中碳的质量分数较大，所以燃烧时会产生黑烟，故b正确；
c．苯可以通过萃取溴水中的溴使溴水褪色，苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，故c错误；
d．乙烯中含有碳原子和碳原子形成的非极性键，还有碳原子和氢原子形成的极性键，故d正确；
故答案为c；
(4)B与溴水反应的化学方程式为CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br，故答案为：CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br。
16．(1) C5H12
(2)NH3·H2ONH+OH-
(3)2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O +SO2↑
【详解】（1）已知N原子最外层上有5个电子，故氨气的电子式为，乙炔的分子式为C2H2，分子中存在碳碳三键，故乙炔的结构式为H-C≡C-H，已知烷烃的通式为：CnH2n+2，故氢原子数为12的链状烷烃即2n+2=12，即得n=5，即分子式为C5H12，故答案为：；H-C≡C-H；C5H12；
（2）已知NH3·H2O是一种弱碱，故其电离方程式为：NH3·H2ONH+OH-，故答案为：NH3·H2ONH+OH-；
（3）铜与浓硫酸反应的化学方程式为：2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O +SO2↑，故答案为：2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O +SO2↑。
17． 无色 无味 气体 小 难溶
【详解】甲烷是无色无味的气体，密度比空气小，难溶于水，故答案为：无色；无味；气体；小；难溶。
18．(1)CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(2)
(3)
(4)
(5)
【详解】（1）甲烷与氯气光照下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳和HCl，其中有机产物中一氯甲烷为气体，其它三种有机产物均为液态，故甲烷与氯气发生反应生成气态有机物的化学方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，故答案为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；
（2）铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式；
（3）实验室以Cu和稀硝酸反应制取少量NO，离子反应方程式为；
（4）工业上制取粗硅的化学方程式；
（5）用氢氟酸溶蚀玻璃是因为玻璃种的二氧化硅能与氢氟酸反应，生产磨砂玻璃的原理为。
19．(1) 空间填充模型 乙烷
(2)(CH3)2CHCH3
(3) ABCD CH2Cl2、CHCl3、CCl4
【详解】（1）填充模型是用一定大小的球体来表示不同的原子的模型；Ⅰ表示甲烷的填充模型模型，Ⅱ的名称是乙烷；
（2）Ⅲ为正丁烷，其同分异构为异丁烷，结构简式为(CH3)2CHCH3；
（3）①甲烷和氯气反应能生成各级取代物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氢，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷为油状液体，观察到A.试管壁出现油状液滴、C.试管内气体颜色逐渐变浅，生成氯化氢极易溶于水，导致B.试管中有少量白雾，且试管中压强减小，D.试管内液面上升；故选ABCD；
②油状液滴的化学成分是CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
20．(1)②
(2)①
(3)⑥
(4)③⑦
(5) C B C2H6 C
【详解】（1）①O2与O3都是由氧元素组成的不同单质，互为同素异形体；
②126C与136C的质子数相同、中子数不同，都是碳元素的不同核素，互为同位素；
③H2O和D2O为相同的分子，相同的化学性质，是同一物质且是化合物；
④冰与干冰分子式不同，冰的分子式H2O，干冰分子式CO2，是不同物质；
⑤H2、D2和T2都是氢气分子，属于同一种物质；
⑥乙醇与甲醚(CH3-O-CH3)，分子式都是C2H5OH，乙醇的结构简式是CH3CH2OH，互为同分异构体；
⑦CH3CH2CH2CH2CH3和CH3CH2CH2CH2CH3，名称都是正戊烷，分子式都是C4H10，是同一种物质且是化合物；同位素：质子数相同，中子数不同的同一元素的不同核素；故答案为：②；①；⑥；③⑦；
（2）同素异形体：由相同元素组成的形态不同的单质；O2与O3互为同素异形体，故答案为：①；
（3）同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物；乙醇与甲醚(CH3-O-CH3)，分子式都是C2H5OH，乙醇的结构简式是CH3CH2OH，互为同分异构体，故答案为：⑥
（4）同一化合物：分子式相同，结构也相同，还要是化合物；③H2O和D2O、⑦CH3CH2CH2CH2CH3和CH3CH2CH2CH2CH3都是同一物质，故答案为：③⑦；
（5）①A为甲烷空间构型、B为甲烷电子式、C为甲烷球棍模型、D为甲烷比例模型，则甲烷的球棍模型是C、甲烷的电子式是B，故答案为：C；B；
②甲烷气体在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：；
③设该烷烃的分子式为CnH2n+2，其相对分子质量=14n+2=30，n=2，所以其分子式为C2H6；
④结构相似，在分子组成上相差1个或n个-CH2原子团的有机物互为同系物，甲烷和丙烷结构相似，在分子组成上相差2个-CH2原子团，互为同系物，故答案为：C。
21． 变浅 油状液滴 少量白雾 上升 无现象 光照 CH3Cl＋HCl CH2Cl2＋HCl CHCl3＋HCl CCl4＋HCl 不 CH3Cl 原子或原子团
【解析】略
22．(1)分液漏斗
(2)使混合气体混合均匀
(3)HCl
(4)吸收过量的Cl2
(5)C
(6)不正确
(7)9
【分析】浓盐酸与二氧化锰共热制得氯气，氯气与甲烷通入浓硫酸中干燥后的混合气，在装置C的硬质玻璃管内受漫射光照射，产物通过石棉，在装置E内被水吸收，得到盐酸。
【详解】（1）A中盛装浓盐酸的仪器的名称是分液漏斗；
（2）B装置装有浓硫酸的洗气瓶，有三种功能：①通过观察气泡速度，控制气体流速；②干燥气体；③使混合气体混合均匀；
（3）若C中参加反应的甲烷与氯气的体积之比为1：2，两者反应后得到的产物中物质的量最大的是HCl；
（4）Cl2具有强氧化性，能将KI氧化，D装置的作用是吸收过量的Cl2；
（5）E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液进行分层，从E中分离出盐酸的最佳方法为：水洗分液法，选C；
（6）甲同学认为若E中有氯化氢产生，则一定可以说明甲烷与氯气发生了取代反应，这个观点不正确，可能是未反应完的Cl2与水反应生成了HCl；
（7）C4H8Cl2的同分异构体可以采取“定一移二”法，，由图可知C4H8Cl2的同分异构体有9种，故答案为：9。
23． AC C DEF CH4+Cl2CH3Cl+HCl 正确 干燥气体 淀粉-KI 3 mol 3 mol
【分析】(一) 根据烷烃的结构特点及同分异构体的概念分析判断；
(二)在装置A中，浓盐酸与MnO2混合加热反应产生Cl2，在装置B，浓硫酸可以干燥气体、混合气体，并通过观察气泡来控制气流速率；在C中Cl2与CH4在光照条件下发生取代反应产生CH3Cl等有机物及HCl，在D中未反应的Cl2与KI发生置换反应产生I2，使淀粉溶液变为蓝色；根据取代反应的特点，由取代反应产生的物质的物质的量计算反应消耗的Cl2的物质的量及反应产生的HCl的物质的量。
【详解】(一)(1)烷烃是烃分子中C原子之间以单键结合形成链状，剩余的价电子全部与H原子结合，达到结合H原子的最大数目的链烃。根据图示可知属于烷烃的是选项AC；
(2)同分异构体的分子式相同，结构不同。选项A表示的物质分子式是C4H10，名称为丁烷；与其互为同分异构体的物质是选项C，C表示的物质名称是2-甲基丙烷；B分子式是C4H8，其名称是2-丁烯；符合物质分子式是C4H8的物质还有选项D、E、F，它们的名称分别是1-丁烯、2-甲基丙烯、环丁烷；
(二)在装置A中，浓盐酸与MnO2混合加热反应产生Cl2，在装置B的浓硫酸可以干燥、混合Cl2与CH4，然后在C中Cl2与CH4在光照条件下发生取代反应产生CH3Cl、HCl，反应方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；
由于过量的Cl2能够与水反应产生HCl、HClO，所以不能根据E中有HCl产生，就说是甲烷与氯气发生了取代反应，该说法是正确的；
(2)B装置中浓硫酸的作用有三种：①控制气流速率；②混匀混合气体；③干燥气体，避免副反应的发生；
(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色，则棉花上可能是预先滴有KI淀粉溶液，这是由于在C中未发生取代反应的Cl2在D中遇棉花上是KI溶液发生反应：Cl2+2KI=2KCl+I2，产生的I2遇淀粉使溶液变为蓝色，故棉花上可能预先滴有淀粉-KI溶液；
(4)取代反应逐步进行，Cl2与CH4在光照条件下发生取代反应产生的有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种物质，每步反应都会产生HCl。若1 mol CH4与Cl2发生取代反应，四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，假设反应产生的CH3Cl物质的量是x mol，则其余有机物的物质的量分别是CH2Cl2为(x+0.1)mol，CHCl3为(x+0.2)mol，CCl4为(x+0.3)mol，根据C原子守恒可知：x mol+(x+0.1)mol+(x+0.2)mol+(x+0.3)mol=1 mol，解得x=0.1 mol，结合取代反应的特点，可知发生取代反应消耗Cl2的总物质的量为n(Cl2)总=n(CH3Cl)+2n(CH2Cl2)+3n(CHCl3)+4n(CCl4)=0.1 mol+2×0.2 mol+3×0.3 mol+4×0.4 mol=3 mol；反应每消耗1 mol Cl2，就会同时产生1 mol HCl，现在反应消耗了3 mol Cl2，因此反应产生HCl的物质的量是3 mol。
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8.1.1天然气的利用甲烷同步练习-苏教版高中化学必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．既可以用来鉴别乙烯和甲烷，又可用来除去甲烷中混有的乙烯的方法是
A．通入足量溴水中 B．与足量的液溴反应
C．通入酸性高锰酸钾溶液 D．—定条件下与H2反应
2．二氯甲烷的结构式为 ，下列叙述错误的是
A．该物质只有一种结构，则可证明甲烷的结构不是平面形，而是正四面体形
B．二氯甲烷可由甲烷与氯气在光照下发生取代反应而得到
C．标准状况下3.36L二氯甲烷的物质的量为0.15mol
D．二氯甲烷属于烃的衍生物，其官能团为碳氯键
3．下列实验装置能达到实验目的是
A．实验室制少量氨气 B．中和反应热的测定 C．甲烷与氯气的取代反应 D．检验碳酸氢钠分解产物
A．A B．B C．C D．D
4．下列属于加成反应的是
A．CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH
B．CH4 + Cl2CH3Cl + HCl
C．2CH3CH2OH + O2CH3COOH + H2O
D．2CH3CH2OH＋2Na 2CH3CH2ONa + H2↑
5．利用Sonogashira反应机理合成苯乙炔的基本过程如图，其中，表示配体
下列叙述错误的是
A．和CuI共同作为该过程的催化剂
B．该反应中存在极性键的断裂和形成
C．步骤④过程中，Pd元素被还原
D．该过程的总反应为加成反应
6．W、X、Y、Z四种短周期元素，它们在周期表中位置如图所示，下列说法不正确的是
A．Z、Y、X的原子半径依次减小，非金属性依次降低
B．Z、Y、W的最高价氧化物对应水化物的酸性依次降低
C．WH4与Z元素的单质在一定条件下可能发生化学反应
D．X的单质能与H2Y的水溶液反应，产生淡黄色浑浊
7．下列表示不正确的是
A．硫离子的结构示意图： B．甲烷的空间充填模型：
C．丙烷的结构简式：CH3CH2CH3 D．氯化氢的电子式：
8．下列关于CH4的说法错误的是
A．CH4是沼气、天然气和煤矿坑道气的主要成分 B．甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
C．收集甲烷可以用向下排空气法 D．甲烷和氯水光照时发生取代反应
9．如图所示，U形管的左端被饱和食盐水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体。将该装置放在光亮的地方，使混合气体缓慢地反应一段时间。 下列说法不正确的是
A．一段时间后，可观察到U形管内壁出现油状液滴
B．此实验可制得纯净的一氯甲烷
C．此反应必须在有光照的条件下才能进行
D．反应一段时间后，U形管右端的液面会降低
10．甲烷是天然气、沼气、油田气和坑道气的主要成分，下列说法正确的是
A．沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在富氧条件下发酵分解而成的气体，是一种清洁能源
B．有一套以天然气为燃料的灶具，现改烧液化石油气(主要成分是丙烷)，应采取的措施是减少空气进入量，增大石油气进入量
C．将甲烷和氯气以物质的量之比1：4混合光照可得到纯净的CCl4
D．CH2Cl2无同分异构体说明甲烷为正四面体结构而非平面正方形
二、填空题
11．写出下列烷烃的分子式：
(1)写出烷烃的通式
(2)含有30个氢原子的烷烃： 。
(3)试写出三氯甲烷在光照条件下与氯气反应的化学方程式： 。
12．下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题.
（1）甲烷的球棍模型是 ，甲烷的电子式是 （填序号）。
（2）写出甲烷与氯气反应的化学方程式： （只写第一步），该反应的反应类型是 。
（3）甲烷与丙烷互为 （填序号）。
a.同位素 b.同素异形体 c.同系物 d.同分异构体
（4）相对分子质量为72的烷烃的分子式是 。
13．甲烷的空间构型是怎样的呢？假设甲烷是平面结构(碳位于正方形的中心，4个氢原子位于正方形的四个顶点)。试画出可能有的结构 。实验测定二氯甲烷的熔点和沸点，发现只可能有一种二氯甲烷，因此它只有一种结构。试推测甲烷的空间结构： 。
14．回答下列问题
Ⅰ．下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在空格上。
A．金刚石和石墨 B．.氧气(O2)与臭氧(O3) C．16O、17O和18O
D．CH4和CH3CH2CH3 E．乙烯和乙烷 F．和
G．和
其中互为同位素的是 ，互为同系物的是 ，互为同分异构体的是 。
Ⅱ．在①CaCl2 ②C2H6 ③CO2 ④H2SO4 ⑤Na2O2 ⑥Ba(OH)2 ⑦NH4NO3 ⑧H2O2中，其中同时含有离子键、共价键的有 (填序号，下同)，既含有极性键、又有非极性键的是 。
Ⅲ．(1)0.1 mol某烃在足量的O2中燃烧，生成13.2 g CO2和5.4 g H2O，分子式为 ，某烷烃C的结构简式为CH3CH2CH(CH3)2，则该烃的一氯代物有 种。
(2)同温同压下某种烷烃A对H2的相对密度为43，则该烃的分子式为 。
15．如图分别是烃A、B、C的模型。
请回答下列问题：
(1)A、B两种模型分别是有机物的 模型和 模型。
(2)A的分子式为 ，B的官能团名称为 ，C的结构简式为 。
(3)下列关于烃A、B、C的说法中不正确的是 (填字母)。
aA在光照条件下与Cl2发生取代反应，得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物
bB、C燃烧时都会产生黑烟
cC能因发生化学反应而使酸性KMnO4溶液和溴水褪色
dB分子中含有极性键和非极性键
(4)B与溴水反应的化学方程式为 。
16．按要求完成下列填空
(1)写出氨气的电子式 ，乙炔的结构式 ，氢原子数为12的链状烷烃分子式 。
(2)用电离方程式表示氨水溶液显碱性的原因 。
(3)写出铜与浓硫酸反应的化学方程式 。
17．甲烷的物理性质
颜色 气味 状态 密度 水溶性
比空气
18．根据要求书写下列方程式
(1)甲烷与氯气在光照条件下发生反应生成气态有机物的化学方程式： 。
(2)铁与水蒸气反应的化学方程式 。
(3)实验室制取少量NO的离子反应方程式 。
(4)工业上制取粗硅的化学方程式 。
(5)用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃的原理 。
19．以下是几种烃结构的不同表示方法：
回答下列问题：
(1)Ⅰ表示甲烷的 模型，Ⅱ的名称是 。
(2)Ⅲ的同分异构的结构简式为 。
(3)将如图装置放置在光亮的地方。
①随后能观察到的实验现象是 (填标号)。
A．试管壁出现油状液滴 B．试管中有少量白雾 C．试管内气体颜色逐渐变浅 D．试管内液面上升
②油状液滴的化学成分是 (写化学式)。
20．将下列物质进行分类(填序号)：①O2与O3；②C与C；③H2O和D2O；④冰与干冰；⑤H2、D2、T2；⑥乙醇与甲醚(CH3-O-CH3)；⑦CH3CH2CH2CH2CH3和CH3(CH2)3CH3
(1)互为同位素的是 ；
(2)互为同素异形体的是 ；
(3)互为同分异构体的是 ；
(4)属于同一化合物的是 。
(5)下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。
①甲烷的球棍模型是 ，甲烷的电子式是 (填序号)。
②写出甲烷在氧气中燃烧的化学方程式：
③相对分子质量为30的烷烃的分子式是 。
④甲烷与丙烷互为
A．同位素 B．同素异形体 C．同系物 D．同分异构体
三、实验题
21．烷烃的取代反应(以甲烷为例)实验探究
实验操作
实验现象 A装置：试管内气体颜色逐渐 ；试管内壁有 出现，试管中有 ，且试管内液面 ，水槽中有固体析出 B装置：
实验结论 CH4与Cl2需在 条件下发生化学反应，有关化学方程式为： CH4＋Cl2 (一氯代物)； CH3Cl＋Cl2 (二氯代物)； CH2Cl2＋Cl2 (三氯代物)； CHCl3＋Cl2 (四氯代物)
产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均 溶于水。 状态：常温下除 是气体，其余三种均为液体
取代反应概念 有机物分子里的某些原子或原子团被其他 所替代的反应
22．利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品制取盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：
完成下列填空：
(1)A中盛装浓盐酸的仪器的名称是 。
(2)B装置有三种功能：①控制气体流速；②干燥气体；③ 。
(3)若C中参加反应的甲烷与氯气的体积之比为1：2，两者反应后得到的产物中物质的量最大的是 (填化学式)。
(4)D装置的石棉浸有KI溶液，其作用是 。
(5)E中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为 (选填编号)。
A．萃取分液法 B．蒸馏法 C．水洗分液法 D．结晶法
(6)甲同学认为若E中有氯化氢产生，则一定可以说明甲烷与氯气发生了取代反应，这个观点 (填“正确”或“不正确”)。
(7)已知丁烷是甲烷的同系物，丁烷与氯气的取代反应的产物之一为C4H8Cl2，其同分异构体(不考虑立体异构)有 种。
23．(一)如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中属于烷烃的是 (填字母)。
(2)上图中互为同分异构体的是A与 ，B与 (填字母)。
(二)利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
试回答下列问题：
(1)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式： 。有人认为E中有氯化氢产生，不能证明甲烷与氯气发生了取代反应，你认为他的看法 (填“正确”或“不正确”)。
(2)B装置有三种功能：①控制气流速率；②混匀混合气体；③ 。
(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色，则棉花上可能预先滴有 溶液。
(4)将1 mol CH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl2的物质的量为 ，生成HCl的总物质的量为 。
参考答案：
1．A
【详解】鉴别乙烯和甲烷的最好的方法是通入足量溴水中，能使溴水褪色的是乙烯，不能使溴水褪色的是甲烷；除去甲烷中混有的乙烯的最好的方法是将混合气体通入足量溴水中，乙烯与溴水充分反应而除去，剩余甲烷。鉴别乙烯和甲烷的另一种方法是通入酸性高锰酸钾溶液中，能使高锰酸钾溶液褪色的是乙烯，不能使高锰酸钾溶液褪色的是甲烷；但除去甲烷中混有的乙烯不能用酸性高锰酸钾溶液，因为乙烯会被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳气体，而引入新杂质。答案选A。
2．C
【详解】A．若是平面结构，则二氯甲烷应有二种，若是正四面体结构，则二氯甲烷只有一种结构，故该物质只有一种结构，则可证明甲烷的结构不是平面形，而是正四面体形，故A正确；
B．甲烷与氯气在光照下发生连锁取代反应，可生成二氯甲烷，故B正确；
C．标准状况下二氯甲烷为液体，不能由3.36L计算其物质的量，故C错误；
D．二氯甲烷含C元素、H元素、Cl元素，属于烃的衍生物，其官能团为碳氯键，故D正确；
故选：C。
3．C
【详解】A．小试管口没有出气孔，试管内的空气无法排出，且收集氨气的导气管需深入到倒置的试管底部，故A错误；
B．铜导热性强，中和热测定实验中不能用铜质搅拌器搅拌，故B错误；
C．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代甲烷和氯化氢，故C正确；
D．加热碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳、水，试管口应略向下倾斜，故D错误；
选C。
4．A
【详解】A．乙烯和水生成乙醇，反应类型为加成反应，A正确；
B．甲烷和氯气反应生成一氯甲烷，反应类型为取代反应，B错误；
C．乙醇催化氧化生成乙酸，反应类型为氧化反应，C错误；
D．钠和乙醇反应生成乙醇钠，反应类型为置换反应，D错误；
故答案为：A。
5．D
【详解】A．和CuI在反应前有，反应后或反应过程中又出现，所以二者共同作为该过程的催化剂，A正确；
B．该反应中存在C－I极性键的断裂以及H－I极性键的形成，B正确；
C．步骤④过程中Pd元素化合价从+2价降低到0价，得到电子，Pd元素被还原，C正确；
D．生成物有苯乙炔和HI生成，因此该过程的总反应为取代反应，D错误；
答案选D。
6．A
【分析】由四种短周期元素在周期表中的相对位置可知，W为C元素、X为O元素、Y为S元素、Z为Cl元素。
【详解】A．同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则硫原子的原子半径大于氯原子，故A错误；
B．元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，三种元素中氯元素的非金属性最强，碳元素的非金属最弱，则碳酸、硫酸、高氯酸的酸性依次增强，故B正确；
C．甲烷在光照条件下可与氯气发生取代反应，故C正确；
D．氧气能与氢硫酸溶液反应生成淡黄色的硫沉淀和水，故D正确；
故选A。
7．A
【详解】A．S是16号元素，原子核内有16个质子，S原子获得2个电子变为S2-，核外电子排布是2、8、8，所以S2-结构示意图是： ，A错误；
B．甲烷是正四面体结构，由于原子半径：C＞H，所以其空间充填模型为： ，B正确；
C．丙烷分子中含有3个C原子，C原子之间以单键结合，剩余价电子全部与H原子结合，达到结合H原子的最大数目，故丙烷的结构简式是：CH3CH2CH3，C正确；
D．HCl是共价化合物，H原子与Cl形成1对共用电子对，使分子中各原子都达到稳定结构，其电子式为： ，D正确；
故合理选项是A。
8．D
【详解】A. CH4是沼气、天然气和煤矿坑道气的主要成分，A正确；
B. 甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色，B正确；
C. 甲烷密度小于空气，收集甲烷可以用向下排空气法，C正确；
D. 甲烷和氯气光照时发生取代反应，不是氯水，D错误；
答案选D。
9．B
【详解】A．HCl极易溶于水，而一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷均难溶于水，故有油状液体生成，A正确；
B．甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，甲烷的取代反应是逐步取代，但是多步取代反应是同时进行的，不可能得到纯净的一氯甲烷，B错误；
C．甲烷的取代反应必须有光照的条件，否则不会发生反应，C正确；
D．经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，所以压强减小，且生成的HCl能溶于水，U型管右端的玻璃管中水柱降低，D正确；
故答案选B。
10．D
【详解】A．沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在厌氧条件下发酵分解而成的气体，是一种清洁能源，A错误；
B．以天然气为燃料的灶具，现改烧液化石油气(主要成分是丙烷)，应采取的措施是增大空气进入量，减小石油气进入量，B错误；
C．将甲烷和氯气以物质的量之比1：4混合光照可得到的是含CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物，C错误；
D．CH2Cl2无同分异构体说明甲烷为正四面体结构而非平面正方形，D正确；
故选D。
11．(1)CnH2n+2
(2)C14H30
(3)CHCl3+Cl2CCl4+HCl
【分析】(1)
烷烃属于饱和烃，故通式为CnH2n+2。
(2)
因烷烃通式为通式为CnH2n+2，若含有30个H原子，则2n+2=30，则n=14，故分子式为C14H30。
(3)
三氯甲烷在光照条件下与氯气反应生成四氯化碳和氯化氢，故化学方程式为CHCl3+Cl2CCl4+HCl。
12． C B CH4+Cl2CH3Cl+HCl 取代反应 c C5H12
【详解】（1）A为甲烷分子结构示意图，B为电子式，C为球棍模型，D为比例模型，故答案为：C；B；
（2）甲烷与氯气光照下发生取代反应生成一氯甲烷和HCl，第一步反应为CH4+Cl2CH3Cl+HCl，该反应的反应类型是取代反应；故答案为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；取代反应；
（3）甲烷和丙烷结构相似，在分子组成上相差2个CH2原子团，互称为同系物；答案为c；
（4）相对分子质量为72的烷烃,烷烃通式为CnH2n+2=72；计算得到n=5，分子式为:C5H12。
13． 或 正四面体
【详解】如果甲烷是正方形的平面结构，就应该有两种结构：相邻或对角线上的氢被Cl取代，分别为或，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此甲烷的空间结构为正四面体。
14． C DF G ⑤⑥⑦ ②⑧ C3H6 4 C6H14
【详解】Ⅰ．16O、17O和18O质子数相同，中子数不同，三种微粒互为同位素，则互为同位素的选项是C；
CH4和CH3CH2CH3分子结构相似，在分子组成上相差2个CH2原子团，因此二者互为同系物；和分子结构相似，在分子组成上相差1个CH2原子团，因此二者也互为同系物，故互为同系物的选项是DF；
和分子式都是C5H12，结构不同，二者互为同分异构体，故互为同分异构体的选项是G；
Ⅱ．Na2O2、Ba(OH)2、NH4NO3都是离子化合物，含有离子键。在Na2O2和Ba(OH)2的阴离子中都含有共价键，在NH4NO3的阴离子、阳离子中也都含有共价键，故既含有离子键，又含有共价键的化合物的序号是⑤⑥⑦；
在C2H6中含有非极性键C-C和极性键C-H；在H2O2中含有非极性键O-O和极性键O-H，故既含有极性键、又有非极性键的物质序号是②⑧；
Ⅲ．(1) 0.1 mol某烃在足量的O2中燃烧，生成13.2 g CO2和5.4 g H2O，反应产生CO2的物质的量n(CO2)==0.3 mol，反应产生H2O的物质的量n(H2O)==0.3 mol，则根据反应过程中原子守恒，可知在1 mol该烃中含有C为，含有H为，故该烃的分子式为C3H6；
某烷烃C的结构简式为CH3CH2CH(CH3)2，根据物质结构简式可知在该烃分子中含有4种不同位置的H原子，故该烷烃的一氯代物有4种；
(2)同温同压下某种烷烃A对H2的相对密度为43，则烷烃A的相对分子质量M=2×43=86，由于烷烃分子式通式是CnH2n+2，则14n+2=86，解得n=6，所以该烷烃分子式是C6H14。
15． 球棍 比例 CH4 碳碳双键 c CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br
【分析】如图示烃A、B、C的模型，A应为甲烷的球棍模型，B应为乙烯的比例模型，C为苯的球棍模型。
【详解】(1)A为甲烷的球棍模型，B为乙烯的比例模型，故答案为：球棍；比例；
(2)A为甲烷，其分子式CH4；B为乙烯，官能团名称为碳碳双键；C为苯，结构简式为 ；故答案为：CH4；碳碳双键； ；
(3)a．A为甲烷，甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应，同时会有多个反应发生，得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物，故a正确；
b．乙烯和苯中碳的质量分数较大，所以燃烧时会产生黑烟，故b正确；
c．苯可以通过萃取溴水中的溴使溴水褪色，苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，故c错误；
d．乙烯中含有碳原子和碳原子形成的非极性键，还有碳原子和氢原子形成的极性键，故d正确；
故答案为c；
(4)B与溴水反应的化学方程式为CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br，故答案为：CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br。
16．(1) C5H12
(2)NH3·H2ONH+OH-
(3)2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O +SO2↑
【详解】（1）已知N原子最外层上有5个电子，故氨气的电子式为，乙炔的分子式为C2H2，分子中存在碳碳三键，故乙炔的结构式为H-C≡C-H，已知烷烃的通式为：CnH2n+2，故氢原子数为12的链状烷烃即2n+2=12，即得n=5，即分子式为C5H12，故答案为：；H-C≡C-H；C5H12；
（2）已知NH3·H2O是一种弱碱，故其电离方程式为：NH3·H2ONH+OH-，故答案为：NH3·H2ONH+OH-；
（3）铜与浓硫酸反应的化学方程式为：2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O +SO2↑，故答案为：2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O +SO2↑。
17． 无色 无味 气体 小 难溶
【详解】甲烷是无色无味的气体，密度比空气小，难溶于水，故答案为：无色；无味；气体；小；难溶。
18．(1)CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(2)
(3)
(4)
(5)
【详解】（1）甲烷与氯气光照下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳和HCl，其中有机产物中一氯甲烷为气体，其它三种有机产物均为液态，故甲烷与氯气发生反应生成气态有机物的化学方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，故答案为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；
（2）铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式；
（3）实验室以Cu和稀硝酸反应制取少量NO，离子反应方程式为；
（4）工业上制取粗硅的化学方程式；
（5）用氢氟酸溶蚀玻璃是因为玻璃种的二氧化硅能与氢氟酸反应，生产磨砂玻璃的原理为。
19．(1) 空间填充模型 乙烷
(2)(CH3)2CHCH3
(3) ABCD CH2Cl2、CHCl3、CCl4
【详解】（1）填充模型是用一定大小的球体来表示不同的原子的模型；Ⅰ表示甲烷的填充模型模型，Ⅱ的名称是乙烷；
（2）Ⅲ为正丁烷，其同分异构为异丁烷，结构简式为(CH3)2CHCH3；
（3）①甲烷和氯气反应能生成各级取代物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氢，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷为油状液体，观察到A.试管壁出现油状液滴、C.试管内气体颜色逐渐变浅，生成氯化氢极易溶于水，导致B.试管中有少量白雾，且试管中压强减小，D.试管内液面上升；故选ABCD；
②油状液滴的化学成分是CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
20．(1)②
(2)①
(3)⑥
(4)③⑦
(5) C B C2H6 C
【详解】（1）①O2与O3都是由氧元素组成的不同单质，互为同素异形体；
②126C与136C的质子数相同、中子数不同，都是碳元素的不同核素，互为同位素；
③H2O和D2O为相同的分子，相同的化学性质，是同一物质且是化合物；
④冰与干冰分子式不同，冰的分子式H2O，干冰分子式CO2，是不同物质；
⑤H2、D2和T2都是氢气分子，属于同一种物质；
⑥乙醇与甲醚(CH3-O-CH3)，分子式都是C2H5OH，乙醇的结构简式是CH3CH2OH，互为同分异构体；
⑦CH3CH2CH2CH2CH3和CH3CH2CH2CH2CH3，名称都是正戊烷，分子式都是C4H10，是同一种物质且是化合物；同位素：质子数相同，中子数不同的同一元素的不同核素；故答案为：②；①；⑥；③⑦；
（2）同素异形体：由相同元素组成的形态不同的单质；O2与O3互为同素异形体，故答案为：①；
（3）同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物；乙醇与甲醚(CH3-O-CH3)，分子式都是C2H5OH，乙醇的结构简式是CH3CH2OH，互为同分异构体，故答案为：⑥
（4）同一化合物：分子式相同，结构也相同，还要是化合物；③H2O和D2O、⑦CH3CH2CH2CH2CH3和CH3CH2CH2CH2CH3都是同一物质，故答案为：③⑦；
（5）①A为甲烷空间构型、B为甲烷电子式、C为甲烷球棍模型、D为甲烷比例模型，则甲烷的球棍模型是C、甲烷的电子式是B，故答案为：C；B；
②甲烷气体在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：；
③设该烷烃的分子式为CnH2n+2，其相对分子质量=14n+2=30，n=2，所以其分子式为C2H6；
④结构相似，在分子组成上相差1个或n个-CH2原子团的有机物互为同系物，甲烷和丙烷结构相似，在分子组成上相差2个-CH2原子团，互为同系物，故答案为：C。
21． 变浅 油状液滴 少量白雾 上升 无现象 光照 CH3Cl＋HCl CH2Cl2＋HCl CHCl3＋HCl CCl4＋HCl 不 CH3Cl 原子或原子团
【解析】略
22．(1)分液漏斗
(2)使混合气体混合均匀
(3)HCl
(4)吸收过量的Cl2
(5)C
(6)不正确
(7)9
【分析】浓盐酸与二氧化锰共热制得氯气，氯气与甲烷通入浓硫酸中干燥后的混合气，在装置C的硬质玻璃管内受漫射光照射，产物通过石棉，在装置E内被水吸收，得到盐酸。
【详解】（1）A中盛装浓盐酸的仪器的名称是分液漏斗；
（2）B装置装有浓硫酸的洗气瓶，有三种功能：①通过观察气泡速度，控制气体流速；②干燥气体；③使混合气体混合均匀；
（3）若C中参加反应的甲烷与氯气的体积之比为1：2，两者反应后得到的产物中物质的量最大的是HCl；
（4）Cl2具有强氧化性，能将KI氧化，D装置的作用是吸收过量的Cl2；
（5）E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液进行分层，从E中分离出盐酸的最佳方法为：水洗分液法，选C；
（6）甲同学认为若E中有氯化氢产生，则一定可以说明甲烷与氯气发生了取代反应，这个观点不正确，可能是未反应完的Cl2与水反应生成了HCl；
（7）C4H8Cl2的同分异构体可以采取“定一移二”法，，由图可知C4H8Cl2的同分异构体有9种，故答案为：9。
23． AC C DEF CH4+Cl2CH3Cl+HCl 正确 干燥气体 淀粉-KI 3 mol 3 mol
【分析】(一) 根据烷烃的结构特点及同分异构体的概念分析判断；
(二)在装置A中，浓盐酸与MnO2混合加热反应产生Cl2，在装置B，浓硫酸可以干燥气体、混合气体，并通过观察气泡来控制气流速率；在C中Cl2与CH4在光照条件下发生取代反应产生CH3Cl等有机物及HCl，在D中未反应的Cl2与KI发生置换反应产生I2，使淀粉溶液变为蓝色；根据取代反应的特点，由取代反应产生的物质的物质的量计算反应消耗的Cl2的物质的量及反应产生的HCl的物质的量。
【详解】(一)(1)烷烃是烃分子中C原子之间以单键结合形成链状，剩余的价电子全部与H原子结合，达到结合H原子的最大数目的链烃。根据图示可知属于烷烃的是选项AC；
(2)同分异构体的分子式相同，结构不同。选项A表示的物质分子式是C4H10，名称为丁烷；与其互为同分异构体的物质是选项C，C表示的物质名称是2-甲基丙烷；B分子式是C4H8，其名称是2-丁烯；符合物质分子式是C4H8的物质还有选项D、E、F，它们的名称分别是1-丁烯、2-甲基丙烯、环丁烷；
(二)在装置A中，浓盐酸与MnO2混合加热反应产生Cl2，在装置B的浓硫酸可以干燥、混合Cl2与CH4，然后在C中Cl2与CH4在光照条件下发生取代反应产生CH3Cl、HCl，反应方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；
由于过量的Cl2能够与水反应产生HCl、HClO，所以不能根据E中有HCl产生，就说是甲烷与氯气发生了取代反应，该说法是正确的；
(2)B装置中浓硫酸的作用有三种：①控制气流速率；②混匀混合气体；③干燥气体，避免副反应的发生；
(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色，则棉花上可能是预先滴有KI淀粉溶液，这是由于在C中未发生取代反应的Cl2在D中遇棉花上是KI溶液发生反应：Cl2+2KI=2KCl+I2，产生的I2遇淀粉使溶液变为蓝色，故棉花上可能预先滴有淀粉-KI溶液；
(4)取代反应逐步进行，Cl2与CH4在光照条件下发生取代反应产生的有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种物质，每步反应都会产生HCl。若1 mol CH4与Cl2发生取代反应，四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，假设反应产生的CH3Cl物质的量是x mol，则其余有机物的物质的量分别是CH2Cl2为(x+0.1)mol，CHCl3为(x+0.2)mol，CCl4为(x+0.3)mol，根据C原子守恒可知：x mol+(x+0.1)mol+(x+0.2)mol+(x+0.3)mol=1 mol，解得x=0.1 mol，结合取代反应的特点，可知发生取代反应消耗Cl2的总物质的量为n(Cl2)总=n(CH3Cl)+2n(CH2Cl2)+3n(CHCl3)+4n(CCl4)=0.1 mol+2×0.2 mol+3×0.3 mol+4×0.4 mol=3 mol；反应每消耗1 mol Cl2，就会同时产生1 mol HCl，现在反应消耗了3 mol Cl2，因此反应产生HCl的物质的量是3 mol。
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