8.1.1 天然气的利用 甲烷
课后分层练
1 ．下图是 CH4 、CCl4 、CH3Cl 分子的球棍模型图，下列说法正确的是( )
A ．CH4 、CCl4 和 CH3Cl 都是正四面体结构
B ．CH4 、CCl4 都是正四面体结构
C ．CH4 和 CCl4 中的化学键均为非极性键
D ．CH4 、CCl4 的结构相同，性质也相同
2 ．下列物质中，在一定条件下，可与甲烷发生化学反应的是( )
A ．氯气 B ．溴水
C ．四氯化碳 D ．酸性 KMnO4 溶液
3 ．对 的叙述正确的是( )
A ．有两种结构 B ．只有一种结构
C ．含有非极性键 D ．有四种结构
4 ．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
5 ．下列叙述错误的是( )
A ．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱和强氧化剂都不反应
B ．甲烷化学性质稳定，不能被任何氧化剂氧化
C ．甲烷与 Cl2 反应无论生成 CH3Cl 、CH2Cl2 、CHCl3 还是 CCl4 ，都属于取代反应
D ．甲烷的四种有机取代产物中有一种为气态，其余三种为液态，且都不溶于水
6．将甲烷与一定量的氯气混合于一量筒中， 倒立于盛有饱和食盐水的水槽(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 ．该反应结束后量筒内液面上升(冷却到室温)
D ．该反应属于取代反应
7．光照条件下， 将 1 mol CH4 与 Cl2 反应， 得到四种有机产物 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4
物质的量之比为 1∶2 ∶3 ∶4，则消耗 Cl2 物质的量为( )
A ．0.5 mol B ．1.25 mol
C ．2.5 mol D ．3 mol
8 ．下列关于烷烃的说法正确的是( )
A ．丙烷(C3H8)发生取代反应生成的 C3H7Cl 的结构只有一种
B ．丙烷分子中 3 个碳原子在一条直线上
C ．分子中含有 7 个碳原子的烷烃在常温下为液态
D ．烷烃分子为直链式结构，不可以带支链
9 ．下列反应中，属于取代反应的是( )
A ．CaCO3 CaO＋CO2 ↑
B ．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2 ↑
(
点燃
光
)C ．CH4＋2O2 ― ― →CO2＋2H2O
D ．C2H6＋Cl2 ― ― →C2H5Cl＋HCl
10 ．在常温、常压下，取下列四种气态烃各 1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最
多的是( )
A ．CH4 B ．C3H8 C ．C4H10 D ．C2H6
11 ．如图所示， 在光照条件下， 将盛有 CH4 和 Cl2 的试管倒扣于盛有饱和食盐水的水槽中进
行实验，不可能出现的现象是( )
A ．试管中液面上升至试管顶部
B ．试管内的黄绿色变浅
C ．试管内壁出现油状液滴
D ．试管内出现少量白雾，水槽中出现少量白色晶体
12 ．在标准状况下， 22.4 L CH4 与氯气在光照下发生取代反应， 待反应完全后， 测得四种有
机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为( )
A ．0.5 mol B ．2 mol
C ．2.5 mol D ．4 mol
13 ．下列反应属于取代反应的是( )
①CH4 高温→C＋2H2 ②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu ③CH3Cl＋Cl2 光照→CH2Cl2＋HCl ④2NaBr ＋ Cl2===2NaCl ＋ Br2 ⑤CH3OH ＋ HCl 光照→CH3Cl ＋ H2O ⑥CH3CH2Br +
NaOH △→ CH3CH2OH＋NaBr ⑦CH4＋2O2 点燃→CO2＋2H2O
A . ①②③⑤ B . ③⑤⑥
C . ②③④⑦ D . ②③⑤⑥
14．正己烷是优良的有机溶剂， 其球棍模型为 ，下列有关说法正确的是
( )
A ．正己烷的分子式为 C6H12
B ．正己烷的一氯代物有 4 种
C ．正己烷与正丁烷互为同系物
D ．正己烷能与溴发生取代反应而使溴水褪色
15 ．下列有关烷烃的叙述中，不正确的是( )
A ．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
B ．分子通式为 CnH2n＋2 的烃是烷烃
C ．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性 KMnO4 溶液的紫色褪去
D ．所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
16 ．如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入 10 mL CH4 ，同温 同压下乙管中注入 50 mL Cl2 ，将乙管气体推入甲管中，并将该装置放在光亮处一段时间，
气体在甲管中反应。
(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， 甲管活塞向内移动； ③甲管内壁有油珠附着； ④产
生火花。
其中正确的是 。
(2)甲管中发生化学反应的类型为 (填字母)。
(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是 (填字母)。
A ．水 B ．NaOH 溶液
C ．AgNO3 溶液 D ．饱和食盐水
(4) 反 应 后 ， 若将 甲 中 的 物 质 全 部 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石蕊溶液，又观察到 。
17 ．某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。
根据题意，回答下列问题：
(1)CH4 与 Cl2 发生反应的条件是 ；若用日光直射，可能会引起 。
(2)实验中可观察的实验现象有量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，
, 等。
(3)实验中生成的油状液滴的化学式为 ，
其中 是工业上重要的有机溶剂。
(4)用饱和食盐水而不用水的原因是 。
1 ．下列说法正确的是( )
A ．CHCl3 只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构
B ．1 mol 甲烷生成 CCl4 最多消耗 2 mol 氯气
C ．标准状况下， 11.2 L CCl4 中含有 C—Cl 键的数目为 2NA
D ．在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度
2.下列说法不正确的是( )
A ．6O 和 8O 是两种核素
B ．分子式为 C5H12 与分子式为 C6H14 的有机物互为同系物
C ．金刚石、石墨与 C60 互为同素异形体
D ．CH3CH2OH 和 互为同系物
3 ．下列关于同系物的说法中错误的是( )
A ．同系物具有相同的最简式
B ．同系物能符合同一通式
C ．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差 1 个“CH2” 原子团
D ．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化
4 ．下列有关烷烃的叙述中，正确的是( )
①在烷烃分子中， 所有的化学键都是单键； ②烷烃中除甲烷外， 很多都能使酸性 KMnO4 溶 液的紫色褪去； ③分子通式为 CnH2n＋2 的烃不一定是烷烃； ④所有的烷烃在光照条件下都能 与氯气发生取代反应；⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色；⑥所有的烷烃都
可以在空气中燃烧
A . ①②③⑥ B . ①④⑥
C . ②③④ D . ①②③④
5 ．在光照的条件下，将 1 mol 甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气
均无剩余， 生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。若已知生成的二氯甲 烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为 a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物
质的量是( )
A ．(1＋a＋b＋c) mol B ．(2a＋3b＋4c) mol
C ．(1＋a＋2b＋3c) mol D ．(a＋b＋c) mol
6 ．分子中含有 2～5 个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据如下表：
烷烃名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷
沸点/℃ -88.6 -42.1 -0.5 36.0
燃烧热/(kJ·mol－1) 1 560.7 2 219.2 2 877.6 3 535.6
燃烧热：25 ℃ 、101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧，生成指定产物所放出的热量，单位为
kJ·mol－1。
根据表中数据，下列判断错误的是( )
A ．正庚烷在常温、常压下肯定不是气体
B ．随分子中碳原子数增加，烷烃的燃烧热逐渐增大
C ．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高
D ．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加
7 ．一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为 CO 、CO2 和水蒸气， 此混合气体质量为 49.6 g，当
其缓慢经过无水 CaCl2 时， CaCl2 增重 25.2 g，原混合气体中 CO2 的质量为( )
A ．12.5 g B ．13.2 g C ．19.7 g D ．24.4 g
8 ．1 mol 某烷烃完全燃烧需要 8 mol 氧气，则这种烷烃的化学式为( )
A ．C5H12 B ．C4H10 C ．C3H8 D ．C6H14
9．两种气态烃组成的混合气体， 完全燃烧后得到 CO2 和 H2O 的物质的量随着混合烃的物质
的量的变化如图所示，则下列对混合烃的判断正确的是( )
①可能有 C2H2 ②一定有 CH4 ③一定有 C3H8 ④一定没有 C4H6 ⑤可能有 C2H6
A . ②⑤ B . ②④ C . ③④ D . ②③
10 ．按要求回答下列问题。
(1)乙烷的结构式为 。
(2)丙烷的结构简式为 。
(3)分子中含有 30 个氢原子的烷烃的分子式为 。
(4)相对分子质量为 58 的烷烃的结构有 种，分别写出它们的结构简式：
。
(5)分子式为 C5H12 的直链烷烃的习惯命名为 ，其一氯代物只有一种的同分异构体的
结构简式为 。
11．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：
根据设计要求回答：
(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 值应 。
(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 (填字母)。
A ．收集气体 B ．吸收氯气
C ．防止倒吸 D ．吸收氯化氢
(5)在 C 装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出
置换出黑色小颗粒的化学方程式： 。
(6)E 装置除生成盐酸外， 还含有有机物， 从 E 中分离出有机物的最佳方法为 。该装
置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为 (填字母)。
a ．CH4 B ．CH3Cl
c ．CH2Cl2 D ．CHCl3
e ．CCl48.1.1 天然气的利用 甲烷
课后分层练
1 ．下图是 CH4 、CCl4 、CH3Cl 分子的球棍模型图，下列说法正确的是( )
A ．CH4 、CCl4 和 CH3Cl 都是正四面体结构
B ．CH4 、CCl4 都是正四面体结构
C ．CH4 和 CCl4 中的化学键均为非极性键
D ．CH4 、CCl4 的结构相同，性质也相同
[答案] B
[解析]CCl4 与 CH4 的分子结构相似，为正四面体结构，CH3Cl 中的 C—H 和 C—Cl 键不同，
不是正四面体结构，而是四面体结构。
2 ．下列物质中，在一定条件下，可与甲烷发生化学反应的是( )
A ．氯气 B ．溴水
C ．四氯化碳 D ．酸性 KMnO4 溶液
[答案] A
[解析]A 项， 氯气与甲烷可以发生取代反应， 正确； B 项， 甲烷不与溴水发生反应， 错误； C 项，甲烷不与四氯化碳发生反应，错误；D 项，甲烷不与酸性 KMnO4 溶液发生氧化还原反
应，错误。
3 ．对 的叙述正确的是( )
A ．有两种结构 B ．只有一种结构
C ．含有非极性键 D ．有四种结构
[答案] B
[解析]甲烷分子的空间结构是正四面体。若氢原子分别被两个氯原子、两个氟原子代替，其
结构变为四面体，碳原子位于四面体的中心位置，两个氯原子、两个氟原子不管从哪个方向
与碳原子相连，它们都分别处在相邻的位置，故只有一种结构，如图所示 。
C—Cl 、C—F 均为极性键。
4 ．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
[答案] D
[解析]甲烷分子中含有 1 个碳原子，4 个氢原子和分子式为 CH4 ，故 A 正确；甲烷完全燃烧
生成二氧化碳和水， 不产生空气污染物， 为清洁能源， 故 B 正确； 甲烷为正四面体结构， 碳
原子的原子半径大于氢原子，球棍模型为 ，故 C 正确；甲烷化学性质稳定，不能
使酸性 KMnO4 溶液褪色，故 D 错误。
5 ．下列叙述错误的是( )
A ．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱和强氧化剂都不反应
B ．甲烷化学性质稳定，不能被任何氧化剂氧化
C ．甲烷与 Cl2 反应无论生成 CH3Cl 、CH2Cl2 、CHCl3 还是 CCl4 ，都属于取代反应
D ．甲烷的四种有机取代产物中有一种为气态，其余三种为液态，且都不溶于水
[答案] B
[解析]甲烷化学性质比较稳定， 跟强酸、强碱、强氧化剂都不反应， 故 A 正确； 甲烷可以燃
烧，能被氧气氧化，故 B 错误； 甲烷是饱和链烃，跟氯气反应无论生成 CH3Cl 、CH2Cl2、
CHCl3 还是 CCl4，都属于取代反应， 故 C 正确； 甲烷的四种有机取代产物中一氯甲烷为气态， 其余三种 CH2Cl2 、CHCl3 还是 CCl4 为液态且都不溶于水，根据相似相溶的原则都难溶于水，
故 D 正确。
6 ．将甲烷与一定量的氯气混合于一量筒中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽(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 ．该反应结束后量筒内液面上升(冷却到室温)
D ．该反应属于取代反应
[答案] A
[解析]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，是烷烃的取代反应，条件是光 照， 故 B 正确； 该反应结束后产生了液体的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等， 使气体物质 减少， 且生成的氯化氢气体极易溶于水， 量筒内压强降低， 液面上升(冷却到室温)，故 C 正 确； 该反应氯气中的氯原子取代了甲烷中的氢原子， 是烷烃的取代反应， 反应类型为取代反
应，故 D 正确。
7．光照条件下， 将 1 mol CH4 与 Cl2 反应， 得到四种有机产物 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4
物质的量之比为 1∶2 ∶3 ∶4，则消耗 Cl2 物质的量为( )
A ．0.5 mol B ．1.25 mol
C ．2.5 mol D ．3 mol
[答案] D
[解析]四种有机取代物的物质的量之比为 n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4) ＝1 ∶2 ∶3 ∶4，则 四种取代物的物质的量分别为 n(CH3Cl) ＝0.1 mol ，n(CH2Cl2) ＝0.2 mol ，n(CHCl3) ＝0.3 mol， n(CCl4) ＝0.4 mol，发生取代反应时， 一半的 Cl 进入 HCl，消耗氯气的物质的量为 0.1 mol+
2×0.2 mol＋3×0.3 mol＋4×0.4 mol ＝3 mol。
8 ．下列关于烷烃的说法正确的是( )
A ．丙烷(C3H8)发生取代反应生成的 C3H7Cl 的结构只有一种
B ．丙烷分子中 3 个碳原子在一条直线上
C ．分子中含有 7 个碳原子的烷烃在常温下为液态
D ．烷烃分子为直链式结构，不可以带支链
[答案] C
[解析]A 项中 C3H7Cl 有两种结构： CH3CH2CH2Cl、 ；B 项中 C 3H8 分子中的
3 个碳原子呈 V 形，不在一条直线上； D 项中烷烃分子中碳链可以是直链，也可以带支链。
9 ．下列反应中，属于取代反应的是( )
A ．CaCO3 CaO＋CO2 ↑
B ．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2 ↑
(
点燃
光
)C ．CH4＋2O2 ― ― →CO2＋2H2O
D ．C2H6＋Cl2 ― ― →C2H5Cl＋HCl
[答案] D
[解析]A 项，CaCO3 在高温下发生分解反应；B 项，锌与硫酸发生置换反应，而非取代反应；
C 项， CH4 的燃烧属于氧化反应； D 项， C2H6 与 Cl2 在光照下发生取代反应。
10 ．在常温、常压下，取下列四种气态烃各 1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最
多的是( )
A ．CH4 B ．C3H8 C ．C4H10 D ．C2H6
[答案] C
[解析]设气态烃的分子式为 CxHy ，其完全燃烧的化学方程式为 CxHy ＋(x＋O2 xCO2
+ H2O，则 1 mol 该烃完全燃烧时耗氧量为(x＋ mol，将上述选项分别代入，比较可知
C4H10 耗氧量最多。
11 ．如图所示， 在光照条件下， 将盛有 CH4 和 Cl2 的试管倒扣于盛有饱和食盐水的水槽中进
行实验，不可能出现的现象是( )
A ．试管中液面上升至试管顶部
B ．试管内的黄绿色变浅
C ．试管内壁出现油状液滴
D ．试管内出现少量白雾，水槽中出现少量白色晶体
[答案] A
[解析]反应生成了一氯甲烷为气体， 故液面不会上升至试管顶部， A 错误； 氯气与甲烷发生 反应， 逐渐被消耗， 生成无色物质， 黄绿色变浅， B 正确； 试管壁出现的油状液滴为二氯甲 烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物，不溶于水，为油状液滴，C 正确；CH4 和 Cl2 发生取代 反应，生成 HCl ，HCl 遇水形成白色的酸雾；HCl 溶于水后饱和食盐水中 Cl－浓度增大，氯
化钠溶解度降低，所以水槽内有少量晶体析出， D 正确。
12 ．在标准状况下， 22.4 L CH4 与氯气在光照下发生取代反应， 待反应完全后， 测得四种有
机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为( )
A ．0.5 mol B ．2 mol
C ．2.5 mol D ．4 mol
[答案] C
[解析]1 mol CH4 与氯气发生取代反应，生成 CH3Cl 、CH2Cl2 、CHCl3 、CCl4 各 0.25 mol，这 四种取代物中 n(Cl) ＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4) ＝2.5 mol。根据取代反应特点， 1/2 的氯原子进 入氯化氢， 所以 n(HCl) ＝2.5 mol，故生成物中所含氯原子共 2.5 mol＋2.5 mol ＝5 mol，参加
反应的氯气为 n(Cl2) ＝2.5 mol。
13 ．下列反应属于取代反应的是( )
①CH4 高温→C＋2H2 ②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu ③CH3Cl＋Cl2 光照→CH2Cl2＋HCl ④2NaBr ＋ Cl2===2NaCl ＋ Br2 ⑤CH3OH ＋ HCl 光照→CH3Cl ＋ H2O ⑥CH3CH2Br +
NaOH △→ CH3CH2OH＋NaBr ⑦CH4＋2O2 点燃→CO2＋2H2O
A . ①②③⑤ B . ③⑤⑥
C . ②③④⑦ D . ②③⑤⑥
[答案] B
[解析]①为 CH4 在高温下的分解反应；②和④为无机反应中的置换反应，也为氧化还原反
应； ⑦为 CH4 的燃烧，属于氧化反应， ③⑤⑥属于有机反应中的取代反应。
14．正己烷是优良的有机溶剂， 其球棍模型为 ，下列有关说法正确的是
( )
A ．正己烷的分子式为 C6H12
B ．正己烷的一氯代物有 4 种
C ．正己烷与正丁烷互为同系物
D ．正己烷能与溴发生取代反应而使溴水褪色
[答案] C
[解析]正己烷为烷烃，分子式为 C6H14, A 错误；正己烷具有对称结构，结构中存在 3 种不同 化学环境的氢原子，因此正己烷的一氯代物有 3 种，B 错误；正丁烷的化学式为 C4H10 ，其 结构与正己烷相似， 二者的化学式相差 2 个 CH2 基团， 二者互为同系物， C 正确； 正己烷与 溴水不发生反应， 但溴单质能溶于正己烷中， 因此正己烷与溴水混合时， 发生萃取而使溴水
褪色， D 错误。
15 ．下列有关烷烃的叙述中，不正确的是( )
A ．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
B ．分子通式为 CnH2n＋2 的烃是烷烃
C ．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性 KMnO4 溶液的紫色褪去
D ．所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
[答案] C
[解析]烷烃分子中碳原子形成四个共价键全是单键，A 正确；分子通式为 CnH2n＋2 的烃，满 足碳原子的价键是分子中形成的全是单键，是饱和烃， B 正确；烷烃的结构决定了化学性 质， 碳原子是饱和状态， 均不能使 KMnO4(H＋)溶液褪色， C 错误； 烷烃的通性是饱和碳原
子上的氢原子在一定条件下和氯气发生取代反应， D 正确。
16 ．如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入 10 mL CH4 ，同温 同压下乙管中注入 50 mL Cl2 ，将乙管气体推入甲管中，并将该装置放在光亮处一段时间，
气体在甲管中反应。
(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， 甲管活塞向内移动； ③甲管内壁有油珠附着； ④产
生火花。
其中正确的是 。
(2)甲管中发生化学反应的类型为 (填字母)。
(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是 (填字母)。
A ．水 B ．NaOH 溶液
C ．AgNO3 溶液 D ．饱和食盐水
(4) 反 应 后 ， 若将 甲 中 的 物 质 全 部 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石蕊溶液，又观察到 。
[答案] (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
(
光照
)[解析] 在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：CH4＋Cl2 ― ― →CH3Cl＋HCl ，CH3Cl＋Cl2
(
―
―
→
CH
2
Cl
2
＋
HCl
，
CH
2
Cl
2
＋
Cl
2
―
―
→
CHCl
3
＋
HCl
，
CHCl
3
＋
Cl
2
―
―
→
CCl
4
＋
HCl
。
)光照 光照 光照
(1)理论上，甲烷与氯气体积比为 1：4 时，二者恰好完全反应，而甲中甲烷与氯气体积比为 1：5，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。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， 所以气体的总物质的量减小， 内部压强减小， 甲管活塞向内移动。
(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。
(3)剩余气体中含有一氯甲烷、氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收。
(4)生成的 HCl 会与 AgNO3 溶液反应生成 AgCl 白色沉淀，同时因 CH2Cl2 、CHCl3 、CCl4 难
溶于水而看到液体分为两层；因 Cl2 有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。
17 ．某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。
根据题意，回答下列问题：
(1)CH4 与 Cl2 发生反应的条件是 ；若用日光直射，可能会引起 。
(2)实验中可观察的实验现象有量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，
, 等。
(3)实验中生成的油状液滴的化学式为 ，
其中 是工业上重要的有机溶剂。
(4)用饱和食盐水而不用水的原因是 。
[答案] (1)光照 爆炸 (2)量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升 (3)CH2Cl2、
CHCl3 、CCl4 CHCl3 、CCl4 (4)降低 Cl2 在水中的溶解度，抑制 Cl2 和水反应
[解析] CH4 和 Cl2 在光照条件下反应生成 CH3Cl 、CH2Cl2 、CHCl3 、CCl4 、HCl，随着反应 进行，Cl2 不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的 CH2Cl2 、CHCl3 、CCl4 常温下是无色 油状液体， 故量筒内壁上有油状液滴。因生成的 HCl 易溶于水， 量筒内的压强减小， 故量筒
内液面上升。 HCl 溶于水后，溶液中 Cl－浓度增大，使 NaCl 固体析出。
1 ．下列说法正确的是( )
A ．CHCl3 只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构
B ．1 mol 甲烷生成 CCl4 最多消耗 2 mol 氯气
C ．标准状况下， 11.2 L CCl4 中含有 C—Cl 键的数目为 2NA
D ．在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度
[答案] D
[解析]三氯甲烷只有一种结构，不能说明甲烷结构是平面结构还是正四面体结构，二氯甲烷 若存在同分异构体说明甲烷是平面结构，若无同分异构体说明甲烷是正四面体结构， A 错 误； 甲烷中的四个氢原子均可以被 Cl 原子取代， 1 mol 甲烷中有 4 mol 氢原子， 和氯气光照 条件下充分反应， 最多消耗 4 mol 氯气， B 错误； 标准状况下四氯化碳为液体， 不能根据气 体摩尔体积来计算其物质的量， C 错误；可燃性气体在点燃之前要验纯，故甲烷在点燃之
前要验纯， D 正确。
2.下列说法不正确的是( )
A ．6O 和 8O 是两种核素
B ．分子式为 C5H12 与分子式为 C6H14 的有机物互为同系物
C ．金刚石、石墨与 C60 互为同素异形体
D ．CH3CH2OH 和 互为同系物
[答案] D
[解析]6O 和 8O 是质子数相同、中子数不同的两种核素，故 A 正确；分子式为 C5H12 与分 子式为 C6H14 的有机物都是烷烃， 结构相似， 组成相差一个“CH2” 原子团， 互为同系物， 故 B
正确； 金刚石、石墨与 C60 是碳元素的不同单质， 互为同素异形体， 故 C 正确； CH3CH2OH
和 结构不相似， 且分子组成上相差的也不是 一个或若干个“CH2” 原子团， 二者
不互为同系物，故 D 错误。
3 ．下列关于同系物的说法中错误的是( )
A ．同系物具有相同的最简式
B ．同系物能符合同一通式
C ．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差 1 个“CH2” 原子团
D ．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化
[答案] A
[解析]结构相似，必属于同一类物质，因此有同一通式，但不一定有相同的最简式，A 错误， B 正确；相邻的同系物在组成上相差 1 个“CH2” 原子团，C 正确；因结构相似，所以化学性
质基本相似，但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化， D 正确。
4 ．下列有关烷烃的叙述中，正确的是( )
①在烷烃分子中， 所有的化学键都是单键； ②烷烃中除甲烷外， 很多都能使酸性 KMnO4 溶 液的紫色褪去； ③分子通式为 CnH2n＋2 的烃不一定是烷烃； ④所有的烷烃在光照条件下都能 与氯气发生取代反应；⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色；⑥所有的烷烃都
可以在空气中燃烧
A . ①②③⑥ B . ①④⑥
C . ②③④ D . ①②③④
[答案] B
[解析]①烷烃属于饱和烃， 碳与碳之间、碳与氢之间都以单键结合； ②烷烃性质稳定， 均不 能使酸性 KMnO4 溶液褪色；③分子通式为 CnH2n＋2 的烃一定是烷烃；④烷烃在光照条件下 都能与 Cl2 发生取代反应； ⑤C2H6 不能与溴水发生取代反应使其褪色， 但能与溴蒸气在光照
下发生取代反应； ⑥烷烃都可以在空气中燃烧生成 CO2 和 H2O。
5 ．在光照的条件下，将 1 mol 甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气 均无剩余， 生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。若已知生成的二氯甲 烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为 a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物
质的量是( )
A ．(1＋a＋b＋c) mol B ．(2a＋3b＋4c) mol
C ．(1＋a＋2b＋3c) mol D ．(a＋b＋c) mol
[答案] C
[解析]根据碳原子守恒可知生成一氯甲烷的物质的量是(1－a－b－c) mol。根据取代反应的特 点可知 1 mol 甲烷与一定量的氯气充分混合， 生成几氯甲烷就消耗几摩尔的氯气， 因此消耗
的氯气的物质的量为(1－a－b－c) mol＋2a mol＋3b mol＋4c mol ＝(1＋a＋2b＋3c) mol。
6 ．分子中含有 2～5 个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据如下表：
烷烃名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷
沸点/℃ -88.6 -42.1 -0.5 36.0
燃烧热/(kJ·mol－1) 1 560.7 2 219.2 2 877.6 3 535.6
燃烧热：25 ℃ 、101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧，生成指定产物所放出的热量，单位为
kJ·mol－1。
根据表中数据，下列判断错误的是( )
A ．正庚烷在常温、常压下肯定不是气体
B ．随分子中碳原子数增加，烷烃的燃烧热逐渐增大
C ．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高
D ．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加
[答案] D
[解析]根据表格中数据可知，随分子中碳原子数增加，烷烃的沸点升高，燃烧热增加，由于 正庚烷分子中碳原子数大于戊烷分子中的碳原子数， 所以正庚烷在常温、常压下肯定不是气 体，A 正确；根据表中数据可知，烷烃的沸点和燃烧热并不是成比例增加，B 、C 正确，D
错误。
7 ．一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为 CO 、CO2 和水蒸气， 此混合气体质量为 49.6 g，当
其缓慢经过无水 CaCl2 时， CaCl2 增重 25.2 g，原混合气体中 CO2 的质量为( )
A ．12.5 g B ．13.2 g
C ．19.7 g D ．24.4 g
[答案] B
[解析]
8 ．1 mol 某烷烃完全燃烧需要 8 mol 氧气，则这种烷烃的化学式为( )
A ．C5H12 B ．C4H10 C ．C3H8 D ．C6H14
[答案] A
[解析] 设烷烃的分子式为 CnH2n＋2，燃烧的化学方程式为
(
3
n
＋
1
点燃
)CnH2n＋2＋ 2 O2 ― ― →nCO2＋(n＋1)H2O
1 mol mol
1 mol 8 mol
则有 ＝8，解得 n ＝5，故烷烃化学式为 C5H12。
9．两种气态烃组成的混合气体， 完全燃烧后得到 CO2 和 H2O 的物质的量随着混合烃的物质
的量的变化如图所示，则下列对混合烃的判断正确的是( )
①可能有 C2H2 ②一定有 CH4 ③一定有 C3H8 ④一定没有 C4H6 ⑤可能有 C2H6
A . ②⑤ B . ②④ C . ③④ D . ②③
[答案] B
[解析]由题图可知两种气态烃的平均组成为 C1.6H4 ，根据碳原子平均数可知，该混合气体中 一定含有 CH4 ，由氢原子平均数可知，另一气态烃中氢原子数目为 4，碳原子数目大于 1.6，
且不超过 4(烃中 C 原子数目一定不多于 H 原子数目)，故一定没有 C2H2 、C3H8 、C4H6、
C2H6 ，故②④正确。
10 ．按要求回答下列问题。
(1)乙烷的结构式为 。
(2)丙烷的结构简式为 。
(3)分子中含有 30 个氢原子的烷烃的分子式为 。
(4)相对分子质量为 58 的烷烃的结构有 种，分别写出它们的结构简式：
。
(5)分子式为 C5H12 的直链烷烃的习惯命名为 ，其一氯代物只有一种的同分异构体的
结构简式为 。
[答案] (1)
(2)CH3CH2CH3
(3)C14H30
(4)2 CH3CH2CH2CH3、
(5)正戊烷 C(CH3)4
[解析] (1)乙烷的分子式为 C2H6 ，其结构式为 。 (2)丙烷的分子式为 C3H8 ，其
结构简式为 CH3CH2CH3 。(3)由烷烃的分子式的通式 CnH2n＋2(n 为正整数)可知，2n＋2 ＝30，
n ＝14，其分子式为 C14H30。(4)由烷烃的分子式的通式可知， 14n＋2 ＝58，n ＝4，C4H10 的结
构有 2 种， 分别为 CH3CH2CH2CH3 和 。(5)分子式为 C 5H12 的直链烷烃为正戊
烷，其一氯代物只有一种的同分异构体是新戊烷，结构简式为 C(CH3)4。
11．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：
根据设计要求回答：
(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 值应 。
(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 (填字母)。
A ．收集气体 B ．吸收氯气
C ．防止倒吸 D ．吸收氯化氢
(5)在 C 装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出
置换出黑色小颗粒的化学方程式： 。
(6)E 装置除生成盐酸外， 还含有有机物， 从 E 中分离出有机物的最佳方法为 。该装
置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为 (填字母)。
a ．CH4 B ．CH3Cl
c ．CH2Cl2 D ．CHCl3
e ．CCl4
[答案] (1)干燥混合气体 (2)大于或等于 4
(
光照
)(3)吸收过量的氯气 (4)CD (5)CH4＋2Cl2 ― ― →C＋4HCl (6)分液 ab
[解析] (1)B 装置的三个作用为①控制气流速度；②均匀混合气体，便于后续实验；③干
燥混合气体。
(
光照
V
口Cl
2
口
)(2)当化学反应为 CH4＋4Cl2 ― ― →CCl4＋4HCl 时生成 HCl 气体最多， 所以要保证V口CH4 口
=x≥4。
(3)KI 能吸收多余的 Cl2 ，反应的化学方程式为 Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
(4)E 装置既吸收反应生成的 HCl 气体，同时还防止倒吸。
(
光照
)(5)根据信息知黑色小颗粒应为碳粉， 根据原子守恒写出化学方程式： CH4＋2Cl2 ― ― →C+
4HCl。
(6)分离难溶于水的油状液体可用分液法。
