8.1 课题1　天然气的利用　甲烷 练习（含答案） 2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修2

课题1　天然气的利用　甲烷
1 有机物种类繁多的主要原因是(　　)
A. 有机物的分子结构十分复杂
B. 碳原子能与其他原子形成4个共价键，且碳原子之间也能相互成键
C. 有机物除含碳元素外，还含有其他多种元素
D. 自然界中存在多种形式的、大量的有机物
2 在一定条件下，下列物质可与甲烷发生化学反应的是(　　)
A. 溴水 B. 氯水
C. 氧气 D. 酸性高锰酸钾溶液
3 四种烷烃的沸点如表所示。
烷烃 甲烷 乙烷 丁烷 戊烷
沸点/℃ －164.0 －88.6 －0.5 36.0
根据以上数据推断丙烷的沸点可能是(　　)
A. 约－40.0 ℃ B. 低于－164.0 ℃
C. 低于－88.6 ℃ D. 高于36.0 ℃
4 (2024扬州宝应期中)下列说法正确的是(　　)
A. 与互为同分异构体
B. 与为同一种物质
C. 甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色
D. 光照下，等物质的量甲烷与Cl2反应的产物是CH3Cl和HCl
5 正丁烷的球棍模型如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 正丁烷的分子式为C4H8
B. 分子中4个碳原子在同一条直线上
C. 分子中含有4个碳碳单键
D. 分子中共含有13个共价键
6 CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型如图所示。下列说法正确的是(　　)
甲烷 　四氯化碳 　 一氯甲烷
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
7 立方烷是一种新合成的烷烃，其分子结构为。下列有关立方烷的说法错误的是(　　)
A. 分子式为C8H8 B. 能燃烧
C. 能发生取代反应 D. 一氯代物有2种
8 下列关于甲烷与氯气的取代反应的装置及说法均正确的是(　　)
A. 量筒内颜色变浅，说明CH4与Cl2发生了取代反应 B. 为加快化学反应速率，应在强光照射下完成
C. 集气瓶内壁出现油状液滴，说明反应生成了难溶于水的液体 D. CH4与Cl2完全反应后，试管内液面上升，最终充满试管
9 实验小组用如下装置探究甲烷与氯气的取代反应，下列说法正确的是(　　)
A. 饱和NaCl溶液的作用是减少HCl的溶解
B. 若用铝箔套住试管，现象相同
C. 生成的二氯代物有2种结构：l和
D. 试管内壁出现油状液滴，说明反应生成了难溶于水的液体
10 (2023福州八县一中期中)如图所示，相同条件下向注射器中注入10 mL CH4和50 mL Cl2的混合气体，放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。下列实验现象不可能出现的是(　　)
A. 注射器内有黄绿色气体剩余
B. 注射器活塞向里移动
C. 注射器内壁产生浅黄绿色油珠
D. 注射器内发生猛烈的爆炸
11 某化学兴趣小组在阴暗的地方用如图所示装置探究CH4与Cl2的反应，灯泡接通电源后，开始实验。下列说法错误的是(　　)
A. 软管内会发生取代反应，生成物可能有5种
B. 充分反应后，打开K1，导管口可能会有白雾出现
C. 软管内会有油状液滴产生
D. 透明软管内气体颜色会逐渐变浅，透明软管的体积会缩小直至完全凹瘪
12 1 mol CH4与Cl2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Cl2的物质的量为(　　)
A. 0.5 mol B. 2 mol
C. 2.5 mol D. 4 mol
13有下列各组物质：
A. H和H B. 甲烷和己烷
C. 红磷和白磷 D. 丁烷和戊烷
E. 和
F. 和
(1) 互为同分异构体的是________(填字母，下同)。
(2) 属于饱和烃的是________。
(3) 互为同位素的是________。
(4) 互为同素异形体的是________。
(5) 属于同一种物质的是________。
14 某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷和氯气的反应：
(1) 实验中可观察到的现象有________(填字母)。
A. 试管内液面上升，最终充满试管
B. 试管内气体颜色逐渐变深
C. 试管内壁出现油状液滴
D. 试管内有少量白雾生成
(2) 请写出生成一氯甲烷的化学方程式：______________________________。
(3) 某链状烷烃的相对分子质量为72，该烷烃的分子式为________，该烷烃存在同分异构体现象，其中一氯代物只有1种的烷烃的结构为_________________。
(4) 有机物C2H6O、C2H5Cl、C7H16中，与甲烷互为同系物的是________。
(5) 写出C4H10的所有同分异构体的结构简式：__________________________
______________________________________________________________________。
15(2023无锡梅村中学期中)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。试回答下列问题。
(1) 请写出装置A中发生反应的化学方程式：___________________________
______________________________________________________________________。
(2) 装置B有三种功能：①控制气流速率；②混匀混合气体；③____________________。
(3) 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________。
(4) 相对分子质量为72的链状烷烃的同分异构体有________种，其中一氯代物只有1种的结构简式为__________________，命名为________________。
课题1　天然气的利用　甲烷
1. B　有机物种类繁多的主要原因是有机物分子中碳原子能与其他原子形成4对共用电子对，且碳原子之间的连接方式可以是链状，也可以是环状，B正确。
2. C　甲烷化学性质比较稳定，在常温常压下不易被氧气、酸性高锰酸钾溶液氧化，但在点燃条件下可与氧气发生反应；甲烷与Cl2在光照条件下可发生取代反应，但与溴水、氯水不反应。故选C。
3. A　随着碳原子数的增加，烷烃的沸点逐渐升高，丙烷的沸点应介于乙烷和丁烷的沸点之间。故选A。
4. B　两个分子为同种物质，A错误；碳原子形成4根单键，构成四面体形，两个分子为同种物质，B正确；甲烷性质稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，C错误；光照下，甲烷与Cl2发生取代反应时，可生成多种氯代烃，D错误。
5. D　由正丁烷的球棍模型可以写出其分子式为C4H10，分子中4个碳原子形成的碳链呈锯齿状；分子中的4个碳原子形成3个碳碳单键，10个氢原子形成10个碳氢单键，共形成13个共价键。
6. B　CH3Cl是四面体结构，但不是正四面体，A错误；C—H 和C—Cl的键长、键能均不同，C错误；CH4和CCl4的结构、性质不同，D错误。
7. D　该分子中只有1种化学环境的氢原子，故其一氯代物有1种，D错误。
8. C　Cl2与NaOH溶液反应也会导致量筒内颜色变浅，A错误；CH4和Cl2在强光下反应剧烈，易发生爆炸，B错误；反应生成的CH3Cl是不溶于水的气体，故CH4与Cl2完全反应后，试管内液面上升，但最终不可能充满试管，D错误。
9. D　饱和NaCl溶液是为了减少Cl2的溶解，A错误；甲烷与Cl2的取代反应需要在光照条件下才能进行，故用铝箔套住试管，现象不相同，B错误；CH2Cl2只有1种结构，C错误。
10. D　甲烷和氯气发生取代反应，10 mL CH4最多消耗40 mL氯气，注射器内有黄绿色气体剩余，A不符合题意；CH2Cl2、CHCl3和CCl4为液体，反应后气体物质的量减少，注射器活塞向里移动，B不符合题意；有机产物CCl4为液体，剩余的氯气部分溶于CCl4，注射器内壁产生浅黄绿色油珠，C不符合题意；甲烷和氯气在光亮处发生取代反应较慢，在强光照射下可能爆炸，D符合题意。
11. D　光照条件下，软管内CH4和Cl2发生取代反应，生成物可能有5种：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，A正确；反应有HCl生成，打开K1，导管口可能会有白雾出现，B正确；CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是油状液体，C正确；存在CH3Cl、HCl两种气体，透明软管的体积会缩小，但不会完全凹瘪，D错误。
12. C　1 mol CH4与Cl2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，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n(Cl2)＝2.5 mol。故选C。
13. (1) F　(2) BDEF　(3) A　(4) C　(5) E
14. (1) CD　(2) CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
(3) C5H12　C(CH3)4　(4) C7H16
(5) CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3
15. (1) MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2) 干燥气体　(3) 3 mol
(4) 3　　新戊烷(或2，2 二甲基丙烷)