甲烷-高考化学考前专项练习试题（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
甲烷
共18题，满分100分
题号 一 二 三 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请注意保持试卷整洁
一、单选题（共50分）
1．（本题5分）下列叙述正确的是 (　　)
A．由甲烷分子呈正四面体形结构可推知一氯甲烷分子也呈正四面体形结构
B．在甲烷的四种氯的取代物中，常温下只有四氯甲烷呈液态
C．由甲烷(CH4)的氯代物有4种，可推知乙烷(C2H6)的氯代物有9种
D．由在光照条件下CH4能与氯气发生取代反应，可推知CH4能使氯水褪色
2．（本题5分）下列关于烷烃的叙述中，不正确的是
A．甲烷是最简单的烷烃，是沼气、天然气的主要成分
B．等物质的量的甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl和HCl
C．烷烃的分子通式为CnH2n+2
D．丙烷分子中碳原子不在一条直线上
3．（本题5分）下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确，且无因果关系的是
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 液氨作制冷剂用作食品加工 NH3易液化且汽化热较大
B 婴幼儿滴眼液中含微量硝酸银可杀菌消毒 银离子能使细菌的蛋白质变性
C 金属钠、铁分别与冷水、水蒸气反应制氢气 熔点：NaD 甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红 氯甲烷具有酸性
A．A B．B C．C D．D
4．（本题5分）下列有机反应的化学方程式书写正确的是
A．CH4＋Cl2CH2Cl2＋H2
B．
C．CH3CH2OH＋O2 CH3CHO＋H2O
D．CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+ H2O
5．（本题5分）鉴别甲烷和氢气两种无色气体的正确方法是
A．点燃后观察实验现象
B．点燃后罩上干燥的冷烧杯
C．点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的冷烧杯
D．通入澄清石灰水
6．（本题5分）化合物Z是工业合成维生素B1的关键中间体之一，其制取过程如图。下列说法错误的是
A．X分子的所有碳原子共平面 B．过程Ⅰ可在光照条件下进行
C．Y不存在芳香族同分异构体 D．Z能发生水解反应和加成反应
7．（本题5分）下列由实验得出的结论正确的是
选项 实验 结论
A 红外光谱仪测得乙醇中含有—OH 乙醇的水溶液显碱性
B 乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体 乙醇羟基中的氢与水分子中的氢具有相同的活性
C 用乙酸浸泡水壶中的水垢，可将其清除 乙酸的酸性强于碳酸的酸性
D 甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 生成的一氯甲烷具有酸性
A．A B．B C．C D．D
8．（本题5分）甲烷是天然气的主要成分，下列有关甲烷的说法正确的是(　　)
A．甲烷是无色、无味，密度比空气小，极难溶于水的气体
B．甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以甲烷不能发生氧化反应
C．进行甲烷燃烧试验时，不一定检验其纯度
D．燃烧相同体积的天然气和管道煤气(主要成分是CO、H2)，后者消耗氧气多
9．（本题5分）下列化学用语正确的是
A．碘单质的化学式：I B．硫原子的结构示意图：
C．乙醇的结构简式：C2H6O D．CH4的结构式：
10．（本题5分）下列物质中常温常压下为无色且密度比水大的液体是
①甲苯 ②硝基苯 ③溴苯 ④四氯化碳 ⑤三硝基甲苯
A．②③④ B．②③④⑤ C．④ D．都是
二、判断题（共20分）
11．（本题4分）1 mol CH4与1 mol Cl2在光照条件下反应，生成1 mol CH3Cl气体
12．（本题4分）和互为同分异构体。
13．（本题4分）甲烷与足量氯气在光照条件下反应可生成难溶于水的油状液体
14．（本题4分）可燃冰形成的环境条件是低温和高压。(_______)
15．（本题4分）CH3CH2CH2CH3在光照下与氯气反应，只生成1种一氯代烃。
三、解答题（共30分）
16．（本题10分）(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 。
17．（本题10分）某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况，设计了几个实验。请填写下列空白：
【实验一】用如图所示装置，排水法收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照后观察到量筒内形成一段水柱，认为有氯化氢生成。
(1)该反应的化学方程式为 ；(只写第一步)
(2)水槽中盛放的液体最好为 ；(填标号)
A．水 B．饱和石灰水 C．饱和食盐水 D．饱和NaHCO3溶液
【实验二】用排蒸馏水法收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照反应后，滴加AgNO3溶液，看到有白色沉淀生成，认为有氯化氢生成。
(3)该实验设计的错误之处 ；
【实验三】
步骤一：收集半试管氯气，加入10mL蒸馏水，充分振荡，采用DIS系统的pH传感器测溶液的pH(下同)。测得pH=3.26。
步骤二：收集一试管甲烷和氯气的混合气体(各占50%)，在40W的日光灯下光照6min后，加入10mL蒸馏水，充分振荡，测得pH=1.00。
(4)判断该反应中有氯化氢生成的依据是 ；
(5)假设氯气完全参与反应，且不考虑氯气溶解于水。往反应后的溶液中加水稀释到100.00mL，取20.00mL稀释液，加入10.00mL浓度为0.01mol L-1的AgNO3溶液恰好完全反应，则试管中原有氯气在标准状况下的体积为 mL。
18．（本题10分）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中反应的化学方程式是 ；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”)，理由是 。
(2)B有三种功能：①控制气流速度；②混匀混合气体；③ 。
(3)设，若想理论上获得最多的氯化氢，则x≥ 。
(4)一段时间后发现D中的棉花由白色变为蓝色，则棉花上可能预先滴有 溶液。
(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.水洗分液法 b.蒸馏法 c.萃取分液法 d.结晶法
(6)该装置没有进行尾气处理，其尾气的主要成分为 (选填编号)。
a.CH4 b.CH3Cl c.CH2Cl2 d.CHCl3
参考答案：
1．C
【详解】A．H和Cl的核电荷数、核外电子数均不相等，导致∠HCH和∠HCCl不相等，故一氯甲烷分子呈四面体结构，但不呈正四面体结构，A错误；
B．在甲烷的四种氯的取代物中，常温下，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷均呈液态，B错误；
C．乙烷(C2H6)和一定量的氯气(Cl2)光照条件下发生取代反应，得到的产物有：CH3CH2Cl、CH2ClCH2Cl、CH3CHCl2、CH3CCl3、CH2ClCHCl2、CHCl2CHCl2、CCl3CH2Cl、CCl3CHCl2、CCl3CCl3共9种，C正确；
D．CH4能与氯气在光照条件下发生取代反应，和氯水不反应， D错误。
答案选C。
2．B
【详解】A．甲烷是最简单的烷烃，是沼气、天然气的主要成分，A正确；
B．甲烷和氯气的取代反应是连锁反应，产物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，B错误；
C．烷烃的分子通式为CnH2n+2，C正确；
D．丙烷分子中碳原子是折线形，不在一条直线上，D正确；
故选B。
3．C
【详解】A．液氨做制冷剂用作食品加工，是因为NH3易液化且汽化热较大，陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确，有因果关系，故A错误；
B．婴幼儿滴眼液中含微量硝酸银可杀菌消毒，是因为银离子能使细菌的蛋白质变性，陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确，有因果关系，故B错误；
C．属钠、铁分别与冷水、水蒸气反应制氢气，，；熔点：NaD．甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红，是因为产物有HCl，HCl气体的水溶液具有酸性，陈述Ⅰ正确，陈述Ⅱ错误，故D错误；
故答案选C。
4．D
【详解】A. CH4、Cl2在光照条件下发生取代反应，反应方程式是 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，故A错误；
B.苯和液溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，反应方程式是 ，故B错误；
C. 乙醇在铜做催化剂的条件下和氧气反应生成乙醛和水，反应方程式是2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O，故C错误；
D. 乙醇、乙酸在浓硫酸作用下加热生成乙酸乙酯和水，反应方程式是CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+ H2O ，故D正确；
答案选D。
5．C
【详解】A．两者燃烧都是淡蓝色火焰，A错误；
B．两者燃烧都会生成水，在烧杯内壁有水珠，B错误；
C．氢气燃烧只生成水，甲烷燃烧还生成二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，C正确；
D．两者不能直接和石灰水反应，D错误；
故选C。
6．A
【详解】A．该物质分子中含有饱和C原子，该饱和C原子与3个C原子相连，具有甲烷的四面体结构，因此分子中所有碳原子不可能共平面，A错误；
B．过程Ⅰ为X和氯气在光照条件下的饱和碳上的取代反应，故B正确；
C．Y的不饱和度为3，而苯环的不饱和度为4，故Y不存在芳香族同分异构体，故C正确；
D．Z中含有酯基，能发生水解反应；Z中含有碳氧双键，故能与氢气发生加成反应，故D正确；
故选A。
7．C
【详解】A．乙醇在水中不能电离出，溶液不显碱性，A错误；
B．乙醇和水均能与Na反应生成，但Na与水反应更剧烈，故水分子中氢的活性强于乙醇分子中氢的活性， B错误；
C．乙酸能与水垢中的碳酸盐反应生成和，说明酸性：乙酸>碳酸，C正确；
D．与发生取代反应生成的不具有酸性，但生成的HCl能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，D错误。
故选C。
8．A
【详解】A.甲烷是无色、无味，密度比空气小，极难溶于水的气体，A正确；
B.甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但甲烷发生的燃烧反应就是氧化反应，B错误；
C.甲烷燃烧时可能发生爆炸，所以进行甲烷燃烧试验时要检验甲烷的纯度，C错误；
D.甲烷燃烧的方程式为CH4+2O2 CO2+2H2O，管道煤气燃烧的方程式为2CO+O2 2CO2、2H2+O22H2O，燃烧相同体积的天然气和管道煤气，天然气消耗氧气多，D错误；
答案选A。
9．D
【详解】A．碘单质的化学式为I2，故A错误；
B．硫原子的核内有16个质子，核外有16个电子，故其原子结构示意图为，故B错误；
C．将结构式化简得到的是结构简式，故乙醇的结构简式为CH3CH2OH或C2H5OH，故C错误；
D．甲烷是碳原子和氢原子间通过共价单键形成的空间正四面体结构，CH4的结构式为，故D正确；
故选：D。
10．A
【详解】①甲苯是无色液体，密度比水小；②硝基苯是无色油状液体，难溶于水，密度比水大；③溴苯是无色油状液体，难溶于水，密度比水大；④四氯化碳是无色油状液体，难溶于水，密度比水大；⑤三硝基甲苯是黄色晶体；常温常压下为无色且密度比水大的液体是②③④，选A。
11．错误
【详解】CH4与Cl2在光照条件下发生连锁取代反应，产物中含C物质有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，因此1 mol CH4与1 mol Cl2在光照条件下反应，生成CH3Cl物质的量少于1mol，故该说法错误；
12．错误
【详解】二氯甲烷为四面体结构，只有一种，说法错误；
13．正确
【详解】甲烷与足量氯气在光照条件下反应可生成难溶于水的CH2Cl2、CHCl3、CCl4，它们均是无色油状液体，故该说法正确；
14．正确
【详解】可燃冰是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的白色结晶物质，故正确。
15．错误
【详解】CH3CH2CH2CH3有2种类型的氢原子，则在光照下与氯气反应，能生成2种一氯代烃，说法错误；
16． 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。
17． CH4+Cl2 CH3Cl+HCl C 氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀 步骤二测得的pH值比步骤一测得的pH值低 11.2
【分析】甲烷和氯气在光照下发生取代反应，第一步反应中生成一氯甲烷和氯化氢，结合氯水中存在化学平衡：Cl2+H2O H++Cl-+HClO和Ag++Cl-=AgCl↓分析解答。
【详解】(1)甲烷与氯气在光照下发生取代反应，甲烷分子中的氢原子被氯气分子中的氯原子取代，生成一氯甲烷和氯化氢，故答案为：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl；
(2)Cl2+H2O H++Cl-+HClO，氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，为了防止氯气和水反应，水槽中盛放的液体最好为饱和食盐水，故答案为：C；
(3)氯水中存在化学平衡：Cl2+H2O H++Cl-+HClO，次氯酸是弱电解质，溶液中存在三种分子：Cl2、HClO、H2O；四种离子：H+、Cl-、ClO-、OH-(少量)，所以当氯水中加入AgNO3溶液时会发生Ag++Cl-=AgCl↓产生白色沉淀，故答案为：氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀；
(4)步骤一：氯气溶于水后，Cl2+H2O H++Cl-+HClO生成盐酸，其pH为3.26，步骤二：pH=1.00，比3.26小，说明除了氯气溶于水生成盐酸外还有别的反应产生HCl，故答案为：步骤二测得的pH值比步骤一测得的pH值低；
(5)取20.00mL稀释液，加入10.00mL浓度为0.01mol L-1的AgNO3溶液恰好完全反应，参加反应的银离子的物质的量为0.01L×0.01mol L-1=1×10-4mol，根据方程式 Ag++Cl-=AgCl↓则100.00mL溶液中含氯离子1×10-4mol×=5×10-4mol，根据甲烷和氯气反应的原理，每1mol氯气参加反应生成1mol氯化氢，则试管中原有氯气为5×10-4mol，在标准状况下的体积为5×10-4mol×22.4L/mol═1.12×10-2L=11.2mL，故答案为：11.2。
18． MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 正确 若氯气与甲烷发生置换反应，也有氯化氢生成 干燥氯气和氯化氢 4 淀粉-KI a ab
【分析】实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2，Cl2经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代烃和HCl，最后生成的HCl溶于水生成盐酸，与有机物可用分液的方法分离。
【详解】(1)A中二氧化锰与浓盐酸共热生成二氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O；在强光照射下，若氯气与甲烷发生置换反应，也有氯化氢生成，所以E中有氯化氢产生，不能证明甲烷与氯气发生了取代反应；
(2)B为浓硫酸，还可以干燥氯气和氯化氢；
(3)1mol甲烷最多与4mol氯气反应生成4molHCl，所以要获得更多氯化氢，氯气要多于或等于甲烷的4倍；
(4)氯气能将碘化钾氧化为碘单质，碘单质遇到淀粉会变蓝色；
(5)生成的有机物为氯代烃，不溶于水，可用分液的方法分离，答案为a；
(6)二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳为液体，则尾气的主要成分为未反应的甲烷和一氯甲烷气体，答案为ab。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)