基础小练16 天然气的利用 甲烷 (含答案）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019）
文档属性
| 名称 | 基础小练16 天然气的利用 甲烷 (含答案）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 234.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-02-13 16:29:25 | ||
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文档简介
第一单元 化石燃料与有机化合物
基础小练16 天然气的利用 甲烷
【夯实基础】
1. 许多公交车上都标有“CNG（压缩天然气）”标志，说明其燃料的主要成分是( )
A. 甲烷 B. 氢气 C. 汽油 D. 乙醇
2. 下列关于甲烷的说法错误的是( )
A. 分子式为CH4
B. 可以与氯气发生取代反应
C. 不能发生氧化反应
D. 可用作燃料
3. （2024苏州星海实验中学月考）下列关于有机物结构的认识正确的是( )
A. 正戊烷分子中所有碳原子不在一条直线上
B. 三氯甲烷只有一种结构证明甲烷是正四面体结构
C. 丙烷分子的空间填充模型：
D. 碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n＋2
4. （2024苏州吴江高级中学月考）已知最简单的有机物E和直线型分子G在光照条件下反应，生成分子L和直线型分子M（组成G分子的元素为第三周期的元素），如图所示。则下列判断错误的是( )
A. 常温常压下，E是一种无色无味的气体
B. 生成的L是正四面体形的分子
C. 在光照条件下，L能与G继续发生与上述类似的反应
D. 上述反应类型是取代反应
5. （2024无锡江阴两校联考月考）下列关于链状烷烃的说法正确的有( )
①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②链状烷烃的分子组成满足通式CnH2n＋2(n≥1)
③分子组成上满足CnH2n＋2(n≥1)的有机物都是链状烷烃 ④丙烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上 ⑤链状烷烃中所有原子可能共平面 ⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物一定是链状烷烃
A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个
6. （2023南通通州月考）用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A. 15 g甲基(—CH3)所含有的电子数为10NA
B. 标准状况下，2.24 L CHCl3的原子总数为0.5NA
C. 4.4 g C3H8中含有的共价键数一定为0.6NA
D. 常温下，46 g NO2和N2O4的混合物中总原子数为3NA
7. （2024扬州宝应中学期中）下列关于有机物的说法正确的是( )
A. 两种不同的烷烃一定互为同系物
B. 三氯甲烷只有一种结构证明甲烷是正四面体结构
C. 互为同系物的有机物，相对分子质量相差14的正整数倍，化学性质一定相似
D. 互为同分异构体的有机物，物理性质不同，化学性质一定相似
8. 已知某链状烷烃分子的电子数为42。
(1) 该烷烃的分子式为 。
(2) 该烷烃分子的结构中，满足一氯代物为4种的是 （填结构简式）。
(3) 该烷烃的同分异构体中，在相同条件下沸点最低的是 （填名称）。
【提升素养】
9. （2024苏州常熟中学月考）C5H12有三种不同结构，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4，下列相关叙述正确的是( )
A. C5H12表示一种纯净物
B. 甲、乙、丙互为同分异构体，具有相同的物理、化学性质
C. 甲、乙、丙中，乙的一氯代物数目最多
D. 丙有三种不同沸点的二氯取代物
10. 下列各组物质不互为同系物的是( )
A. CH3CH3 CH3CH2CH2CH2CH3
B. CH2===CH2 CH2===CH—CH3 CH3CH===CHCH3
C.
D. CH3CH2CH2CH2CH3
11. （2023宿迁沭阳中学阶段考）4.6 g某化合物完全燃烧，生成8.8 g二氧化碳和5.4 g水，该化合物中( )
A. 只含碳、氢两种元素
B. 只含碳、氧两种元素
C. 含有碳、氢、氧三种元素
D. 无法确定
12. （2023苏州昆山中学阶段测试）立方烷是一种新合成的烃，其分子结构为正方体结构，其碳架结构如图所示。有关立方烷的说法正确的是( )
A. 立方烷的分子式为C8H18
B. 立方烷和氯气发生取代反应，1 mol 立方烷最多会生成 4 mol HCl
C. 1 mol立方烷完全燃烧消耗氧气的体积为224 L
D. 立方烷的一氯代物只有一种
13. 某课外活动小组利用如图所示的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) 实验中可观察到的实验现象有：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中的氯仿可作局部麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体——光气，反应的化学方程式为2CHCl3＋O2―→2COCl2＋2HCl，该反应 （填“属于”或“不属于”）取代反应。
14. （2024扬州宝应期中检测节选）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图所示：
(1) A装置的作用： 。
(2) B装置一般有三种功能：①控制气体流速；②均匀混合气体；③ 。控制氯气流速的实验操作是_______________________________________。
(3) 请写出C装置中由CH4生成CH2Cl2的总化学方程式：__________________________________________________。
(4) 其他烷烃也可与氯气发生取代反应，写出含有四个碳原子的烷烃的一种结构简式： 。
第一单元 化石燃料与有机化合物
基础小练16 天然气的利用 甲烷
1. A 天然气的主要成分是甲烷，A正确。
2. C 甲烷的分子式为CH4，A正确；甲烷在光照条件下可以和氯气发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳四种有机物和氯化氢，B正确；甲烷可以燃烧，燃烧也是氧化反应，C错误；甲烷可以用作燃料，D正确。
3. A 正戊烷分子中的碳原子均为饱和碳原子，故正戊烷分子中所有碳原子不在一条直线上，A正确；三氯甲烷若为平面正方形或正四面体形，均只有一种结构，不能确定其结构，而二氯甲烷只有一种结构可以证明甲烷是正四面体构型，B错误；是丙烷的球棍模型，C错误；碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃可能是饱和链烃也可能是单环烷烃，单环烷烃的通式为CnH2n，D错误。
4. B 组成G分子的元素为第三周期的元素，根据其空间结构知，G为氯气，E为甲烷，甲烷和氯气发生取代反应生成的L为一氯甲烷、M为HCl。E是甲烷，常温常压下为无色无味的气体，A正确；L为一氯甲烷，是四面体分子，但不是正四面体形，B错误；光照条件下，一氯甲烷能继续和氯气发生类似的取代反应生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，C正确；甲烷分子中的H原子被Cl原子取代生成一氯甲烷，所以该反应为取代反应，D正确。
5. A 链状烷烃分子中，只存在C—C和C—H，所有的化学键都是单键，①正确；链状烷烃的分子通式为CnH2n＋2(n≥1)，②正确；分子通式为CnH2n＋2(n≥1)的烃达到结合氢原子的最大数目，所以一定是链状烷烃，③正确；丙烷分子中的碳原子均为饱和碳原子，所以丙烷分子中所有的碳原子不可能在同一条直线上，④错误；甲烷是正四面体形，所以链状烷烃中所有原子不可能共平面，⑤错误；碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃，也有可能是环烷烃，⑥错误；选A。
6. D 15 g —CH3的物质的量为1 mol，1个—CH3中含有9个电子，则15 g —CH3所含电子数为9NA，A错误；标准状况下，CHCl3为液体，因此2.24 L CHCl3的物质的量无法计算，B错误；4.4 g C3H8的物质的量＝＝0.1 mol，每个C3H8中含有10个共价键，则0.1 mol C3H8中含有1 mol共价键，C错误；NO2和N2O4的最简式相同，均为NO2，n(NO2)＝＝1 mol，每个NO2分子中含有3个原子，则1 mol NO2中总原子数为3NA个，D正确。
7. C 分子式相同结构不同的烷烃互为同分异构体，A错误；三氯甲烷若为平面结构也只有一种结构，不能证明甲烷是正四面体结构，B错误；互为同系物的物质，结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，属于同一类物质，其化学性质相似，但物理性质不同，C正确；两种化合物互为同分异构体，其物理性质不同，但化学性质有的相似（如正丁烷和异丁烷），有的不同（如乙醇和二甲醚），D错误。
8. (1) C5H12 (2) (CH3)2CHCH2CH3
(3) 新戊烷
9. C C5H12存在甲、乙、丙3种同分异构体，故不能表示纯净物，A错误；甲、乙、丙分子式相同，结构不同，互为同分异构体，物理性质不同，均为烷烃，化学性质相似，B错误；甲中有3种氢原子，其一氯代物有3种，乙中有4种氢原子，其一氯代物有4种，丙中只有1种氢原子，其一氯代物有1种，乙的一氯代物数目最多，C正确；丙中只有1种氢原子，其二氯代物有2种结构：取代同一碳上的两个氢原子和取代不同碳上的2个氢原子，即CHCl2C(CH3)3、(CH2Cl)2C(CH3)2，丙有2种不同沸点的二氯取代物，D错误。
一氯代烃同分异构体数目的判断——等效氢法
要判断某烃的一氯代物（即一个氯原子取代烃分子中的一个氢原子之后的有机物）的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性，然后看等效氢原子，方法如下：
(1) 连在同一个碳原子上的氢原子等效。
(2) 同一个碳原子上连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效。
(3) 分子中处于镜面对称位置（相当于平面镜成像时，物与像的关系）上的氢原子是等效的。
一个烃分子中有几种氢原子，则该烃的一氯代物就有几种。
10. D D中3种物质分子式相同，结构不同，互为同分异构体。
11. C 根据原子守恒定律可知，该物质一定含有氢元素和碳元素，8.8 g二氧化碳(0.2 mol)中碳元素的质量为2.4 g，5.4 g水(0.3 mol)中氢元素的质量为0.6 g，2.4 g＋0.6 g<4.6 g，说明该物质中含有碳、氢、氧三种元素，选C。
12. D 根据碳原子成键特点，立方烷的分子式为C8H8，A错误；1 mol立方烷和氯气反应，最多需要8 mol氯气，生成8 mol HCl，B错误；根据燃烧方程式C8H8＋10O28CO2＋4H2O，燃烧1 mol立方烷需要10 mol氧气，在标准状况下体积为224 L，但选项中氧气的状态不确定，不一定为标准状况，C错误；立方烷分子是高度对称的，分子中只有一种等效氢，故其一氯代物只有一种，D正确。
13. (1) 光照（或光亮处） 爆炸 (2) 量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升
(3) 不属于
14. (1) 制备Cl2 (2) 干燥混合气体（或除去甲烷和氯气中的水蒸气） 旋转分液漏斗活塞，控制浓盐酸的滴加速率 (3) CH4＋2Cl2CH2Cl2＋2HCl (4) CH3CH2CH2CH3或CH3CH(CH3)2
解析：A装置为制取氯气的发生装置；B装置可以除去水蒸气，可以混合甲烷和氯气，同时还可以通过产生气泡的快慢调节气体的流速；C装置中发生取代反应；由于上述过程中产生的氯气和HCl均易导致大气污染，所以E装置的作用是吸收尾气。(1) 由分析可知，A装置的作用是制备Cl2。(4) 含有四个碳原子的烷烃为正丁烷或异丁烷，结构简式为CH3CH2CH2CH3或CH3CH(CH3)2。
基础小练16 天然气的利用 甲烷
【夯实基础】
1. 许多公交车上都标有“CNG（压缩天然气）”标志，说明其燃料的主要成分是( )
A. 甲烷 B. 氢气 C. 汽油 D. 乙醇
2. 下列关于甲烷的说法错误的是( )
A. 分子式为CH4
B. 可以与氯气发生取代反应
C. 不能发生氧化反应
D. 可用作燃料
3. （2024苏州星海实验中学月考）下列关于有机物结构的认识正确的是( )
A. 正戊烷分子中所有碳原子不在一条直线上
B. 三氯甲烷只有一种结构证明甲烷是正四面体结构
C. 丙烷分子的空间填充模型：
D. 碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n＋2
4. （2024苏州吴江高级中学月考）已知最简单的有机物E和直线型分子G在光照条件下反应，生成分子L和直线型分子M（组成G分子的元素为第三周期的元素），如图所示。则下列判断错误的是( )
A. 常温常压下，E是一种无色无味的气体
B. 生成的L是正四面体形的分子
C. 在光照条件下，L能与G继续发生与上述类似的反应
D. 上述反应类型是取代反应
5. （2024无锡江阴两校联考月考）下列关于链状烷烃的说法正确的有( )
①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②链状烷烃的分子组成满足通式CnH2n＋2(n≥1)
③分子组成上满足CnH2n＋2(n≥1)的有机物都是链状烷烃 ④丙烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上 ⑤链状烷烃中所有原子可能共平面 ⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物一定是链状烷烃
A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个
6. （2023南通通州月考）用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A. 15 g甲基(—CH3)所含有的电子数为10NA
B. 标准状况下，2.24 L CHCl3的原子总数为0.5NA
C. 4.4 g C3H8中含有的共价键数一定为0.6NA
D. 常温下，46 g NO2和N2O4的混合物中总原子数为3NA
7. （2024扬州宝应中学期中）下列关于有机物的说法正确的是( )
A. 两种不同的烷烃一定互为同系物
B. 三氯甲烷只有一种结构证明甲烷是正四面体结构
C. 互为同系物的有机物，相对分子质量相差14的正整数倍，化学性质一定相似
D. 互为同分异构体的有机物，物理性质不同，化学性质一定相似
8. 已知某链状烷烃分子的电子数为42。
(1) 该烷烃的分子式为 。
(2) 该烷烃分子的结构中，满足一氯代物为4种的是 （填结构简式）。
(3) 该烷烃的同分异构体中，在相同条件下沸点最低的是 （填名称）。
【提升素养】
9. （2024苏州常熟中学月考）C5H12有三种不同结构，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4，下列相关叙述正确的是( )
A. C5H12表示一种纯净物
B. 甲、乙、丙互为同分异构体，具有相同的物理、化学性质
C. 甲、乙、丙中，乙的一氯代物数目最多
D. 丙有三种不同沸点的二氯取代物
10. 下列各组物质不互为同系物的是( )
A. CH3CH3 CH3CH2CH2CH2CH3
B. CH2===CH2 CH2===CH—CH3 CH3CH===CHCH3
C.
D. CH3CH2CH2CH2CH3
11. （2023宿迁沭阳中学阶段考）4.6 g某化合物完全燃烧，生成8.8 g二氧化碳和5.4 g水，该化合物中( )
A. 只含碳、氢两种元素
B. 只含碳、氧两种元素
C. 含有碳、氢、氧三种元素
D. 无法确定
12. （2023苏州昆山中学阶段测试）立方烷是一种新合成的烃，其分子结构为正方体结构，其碳架结构如图所示。有关立方烷的说法正确的是( )
A. 立方烷的分子式为C8H18
B. 立方烷和氯气发生取代反应，1 mol 立方烷最多会生成 4 mol HCl
C. 1 mol立方烷完全燃烧消耗氧气的体积为224 L
D. 立方烷的一氯代物只有一种
13. 某课外活动小组利用如图所示的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) 实验中可观察到的实验现象有：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中的氯仿可作局部麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体——光气，反应的化学方程式为2CHCl3＋O2―→2COCl2＋2HCl，该反应 （填“属于”或“不属于”）取代反应。
14. （2024扬州宝应期中检测节选）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图所示：
(1) A装置的作用： 。
(2) B装置一般有三种功能：①控制气体流速；②均匀混合气体；③ 。控制氯气流速的实验操作是_______________________________________。
(3) 请写出C装置中由CH4生成CH2Cl2的总化学方程式：__________________________________________________。
(4) 其他烷烃也可与氯气发生取代反应，写出含有四个碳原子的烷烃的一种结构简式： 。
第一单元 化石燃料与有机化合物
基础小练16 天然气的利用 甲烷
1. A 天然气的主要成分是甲烷，A正确。
2. C 甲烷的分子式为CH4，A正确；甲烷在光照条件下可以和氯气发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳四种有机物和氯化氢，B正确；甲烷可以燃烧，燃烧也是氧化反应，C错误；甲烷可以用作燃料，D正确。
3. A 正戊烷分子中的碳原子均为饱和碳原子，故正戊烷分子中所有碳原子不在一条直线上，A正确；三氯甲烷若为平面正方形或正四面体形，均只有一种结构，不能确定其结构，而二氯甲烷只有一种结构可以证明甲烷是正四面体构型，B错误；是丙烷的球棍模型，C错误；碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃可能是饱和链烃也可能是单环烷烃，单环烷烃的通式为CnH2n，D错误。
4. B 组成G分子的元素为第三周期的元素，根据其空间结构知，G为氯气，E为甲烷，甲烷和氯气发生取代反应生成的L为一氯甲烷、M为HCl。E是甲烷，常温常压下为无色无味的气体，A正确；L为一氯甲烷，是四面体分子，但不是正四面体形，B错误；光照条件下，一氯甲烷能继续和氯气发生类似的取代反应生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，C正确；甲烷分子中的H原子被Cl原子取代生成一氯甲烷，所以该反应为取代反应，D正确。
5. A 链状烷烃分子中，只存在C—C和C—H，所有的化学键都是单键，①正确；链状烷烃的分子通式为CnH2n＋2(n≥1)，②正确；分子通式为CnH2n＋2(n≥1)的烃达到结合氢原子的最大数目，所以一定是链状烷烃，③正确；丙烷分子中的碳原子均为饱和碳原子，所以丙烷分子中所有的碳原子不可能在同一条直线上，④错误；甲烷是正四面体形，所以链状烷烃中所有原子不可能共平面，⑤错误；碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃，也有可能是环烷烃，⑥错误；选A。
6. D 15 g —CH3的物质的量为1 mol，1个—CH3中含有9个电子，则15 g —CH3所含电子数为9NA，A错误；标准状况下，CHCl3为液体，因此2.24 L CHCl3的物质的量无法计算，B错误；4.4 g C3H8的物质的量＝＝0.1 mol，每个C3H8中含有10个共价键，则0.1 mol C3H8中含有1 mol共价键，C错误；NO2和N2O4的最简式相同，均为NO2，n(NO2)＝＝1 mol，每个NO2分子中含有3个原子，则1 mol NO2中总原子数为3NA个，D正确。
7. C 分子式相同结构不同的烷烃互为同分异构体，A错误；三氯甲烷若为平面结构也只有一种结构，不能证明甲烷是正四面体结构，B错误；互为同系物的物质，结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，属于同一类物质，其化学性质相似，但物理性质不同，C正确；两种化合物互为同分异构体，其物理性质不同，但化学性质有的相似（如正丁烷和异丁烷），有的不同（如乙醇和二甲醚），D错误。
8. (1) C5H12 (2) (CH3)2CHCH2CH3
(3) 新戊烷
9. C C5H12存在甲、乙、丙3种同分异构体，故不能表示纯净物，A错误；甲、乙、丙分子式相同，结构不同，互为同分异构体，物理性质不同，均为烷烃，化学性质相似，B错误；甲中有3种氢原子，其一氯代物有3种，乙中有4种氢原子，其一氯代物有4种，丙中只有1种氢原子，其一氯代物有1种，乙的一氯代物数目最多，C正确；丙中只有1种氢原子，其二氯代物有2种结构：取代同一碳上的两个氢原子和取代不同碳上的2个氢原子，即CHCl2C(CH3)3、(CH2Cl)2C(CH3)2，丙有2种不同沸点的二氯取代物，D错误。
一氯代烃同分异构体数目的判断——等效氢法
要判断某烃的一氯代物（即一个氯原子取代烃分子中的一个氢原子之后的有机物）的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性，然后看等效氢原子，方法如下：
(1) 连在同一个碳原子上的氢原子等效。
(2) 同一个碳原子上连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效。
(3) 分子中处于镜面对称位置（相当于平面镜成像时，物与像的关系）上的氢原子是等效的。
一个烃分子中有几种氢原子，则该烃的一氯代物就有几种。
10. D D中3种物质分子式相同，结构不同，互为同分异构体。
11. C 根据原子守恒定律可知，该物质一定含有氢元素和碳元素，8.8 g二氧化碳(0.2 mol)中碳元素的质量为2.4 g，5.4 g水(0.3 mol)中氢元素的质量为0.6 g，2.4 g＋0.6 g<4.6 g，说明该物质中含有碳、氢、氧三种元素，选C。
12. D 根据碳原子成键特点，立方烷的分子式为C8H8，A错误；1 mol立方烷和氯气反应，最多需要8 mol氯气，生成8 mol HCl，B错误；根据燃烧方程式C8H8＋10O28CO2＋4H2O，燃烧1 mol立方烷需要10 mol氧气，在标准状况下体积为224 L，但选项中氧气的状态不确定，不一定为标准状况，C错误；立方烷分子是高度对称的，分子中只有一种等效氢，故其一氯代物只有一种，D正确。
13. (1) 光照（或光亮处） 爆炸 (2) 量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升
(3) 不属于
14. (1) 制备Cl2 (2) 干燥混合气体（或除去甲烷和氯气中的水蒸气） 旋转分液漏斗活塞，控制浓盐酸的滴加速率 (3) CH4＋2Cl2CH2Cl2＋2HCl (4) CH3CH2CH2CH3或CH3CH(CH3)2
解析：A装置为制取氯气的发生装置；B装置可以除去水蒸气，可以混合甲烷和氯气，同时还可以通过产生气泡的快慢调节气体的流速；C装置中发生取代反应；由于上述过程中产生的氯气和HCl均易导致大气污染，所以E装置的作用是吸收尾气。(1) 由分析可知，A装置的作用是制备Cl2。(4) 含有四个碳原子的烷烃为正丁烷或异丁烷，结构简式为CH3CH2CH2CH3或CH3CH(CH3)2。