新人教版高一化学必修第二册7.1.2《烷烃的性质》检测练习及解析

《烷烃的性质》检测练习
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题意。
1．下列事实能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是(　
　)
A．四个C—H键完全相同
B．CH4的一氯化物只有一种
C．在常温常压下，CH2Cl2为液体
D．CH2Cl2只有一种空间结构
2．将1
mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，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(　
　)
A．1.5
mol
B．3
mol
C．4.5
mol
D．6
mol
3．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，只有四氯甲烷是非极性分子
C．由甲烷(CH4)的氯代物有4种，可推知乙烷(结构式为)的氯代物有6种
D．点燃CH4前不需要检验其纯度
4．有一种无色的混合气体可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl组成。为确定其组成，进行了以下实验：①将此混合气体通过浓硫酸，气体总体积基本不变；②再通过过量的澄清石灰水，未见浑浊，但气体体积减小；③把剩余气体在足量氧气中点燃，燃烧产物不能使无水硫酸铜变色。
则原混合气体一定含有(　
　)
A．CO和HCl
B．CH4和NH3
C．CH4和HCl
D．H2和CO2
5．把1
mol甲烷和4
mol氯气组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，一段时间后，推测可能观察到的现象(
　)
①黄绿色逐渐消失　②试管壁上有油珠　③试管内水面上升　④水槽内有少量晶体析出
A．只有①③
B．只有①②③
C．只有①③④
D．①②③④
6．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，则集气瓶中的气体可能是(
　)
①CO、O2　②Cl2、CH4　③NO2、O2　④N2、H2
A．①②
B．②④
C．③④
D．②③
7．1
mol甲烷和Cl2发生取代反应，待反应完成后，测得四种取代物的物质的量相等，则消耗Cl2的物质的量为(　
　)
A．0.5
mol
B．2
mol
C．2.5
mol
D．4
mol
8．瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%～15.4%(体积分数)遇火所产生的，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为(　
　)
A．10.5%
B．9.5%
C．8%
D．5%
二、不定项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．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，只有四氯甲烷是非极性分子
C．由甲烷(CH4)的氯代物有4种，可推知乙烷(结构式为)的氯代物有9种
D．点燃CH4前不需要检验其纯度
10．下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。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中的化学键完全相同
D．CH4、CCl4的结构相同，性质不同
11.
在光照条件下，将体积相同的甲烷气体和Cl2(常温、常压下)混合，得到的混合物中物质的量最多的是(　
　)
A．CH3Cl
B．CH2Cl2
C．CHCl3
D．HCl
12.
一定质量的甲烷燃烧后的产物为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
三、非选择题：共52分。
13．(15分)某研究性学习小组为了验证CH4是否具有还原性，设计了如下实验：
(1)实验过程中观察到无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为
。
(2)研究小组将CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是__溴单质与甲烷发生了取代反应(或溴单质被甲烷气体带走)__。
请设计一个实验方案证明你的结论(用文字表示，不必画实验装置图)：:_
.
14．(18分)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
(填序号)。
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中分离出盐酸的最佳方法为分液。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
(填序号)。
a．CH4　b．CH3Cl　c．CH2Cl2　d．CHCl3　e．CCl4
15．(12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，收集一量筒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)该反应的反应类型为__
__。
(2)该反应的化学方程式为(只写第一步)
。
(3)水槽中盛放的液体应为
(填序号)。
A．水
B．饱和石灰水
C．饱和食盐水
D．饱和NaHCO3溶液
(4)该实验的实验现象为
、
、量筒内壁上出现油状液滴。
(5)该油状液滴中含有的有机产物共有
种。
[实验二]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，认为甲烷与氯气反应有氯化氢生成。
(6)你认为该实验设计得出的结论是否正确：不正确；若不正确，理由是
:__
__。
[实验三]步骤一：收集半试管氯气，加入10
mL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40
W的日光灯下光照6
min后，加入10
mL蒸馏水，充分振荡，测得pH＝1.00。
(7)判断该反应中有氯化氢生成的依据是
。
16．(7分)取标准状况下CH4和过量O2的混合气体840
mL，点燃，将燃烧后的气体用过量碱石灰吸收，碱石灰质量增加0.600
g。回答下列问题：
(1)碱石灰吸收后所剩气体的体积为
_mL(标准状况下)。
(2)原混合气体中CH4与O2的体积比为
。
答案解析：
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题意。
1．下列事实能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是(　D　)
A．四个C—H键完全相同
B．CH4的一氯化物只有一种
C．在常温常压下，CH2Cl2为液体
D．CH2Cl2只有一种空间结构
解析：无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CH4中的四个键的键角和键长都相等，A错误；无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CH3Cl的空间构型都只有一种，B错误；常温常压下，CH2Cl2为液体，与分子结构无关，C错误；若甲烷是平面正方形结构，则CH2Cl2有两种结构：相邻或者对角线上的两个氢原子分别被氯原子取代，而实际上，CH2Cl2只有一种空间结构，因此甲烷是正四面体结构，D正确。
2．将1
mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，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(　B　)
A．1.5
mol
B．3
mol
C．4.5
mol
D．6
mol
解析：解答此题宜用原子守恒法。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的，故这四种取代物共1
mol，设CH3Cl的物质的量为x，则x＋(x＋0.1
mol)＋(x＋0.2
mol)＋(x＋0.3
mol)＝1
mol，得x＝0.1
mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1
mol、0.2
mol、0.3
mol、0.4
mol，含Cl原子的物质的量共为0.1
mol×1＋0.2
mol×2＋0.3
mol×3＋0.4
mol×4＝3
mol。而一个Cl2分子中只有一个Cl原子参加取代反应，因此消耗的Cl2也为3
mol。
3．下列叙述正确的是
(　B　)
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，只有四氯甲烷是非极性分子
C．由甲烷(CH4)的氯代物有4种，可推知乙烷(结构式为
)的氯代物有6种
D．点燃CH4前不需要检验其纯度
解析：CH4是正四面体结构，但CH3Cl中因C—Cl键不同于C—H键，所以是四面体结构，而不是正四面体结构；在甲烷的四种氯代物中，只有CCl4是正四面体结构，其结构对称，正负电荷的中心重合，是非极性分子，其余三者都是极性分子；由乙烷的结构式
可知，其一氯取代物有1种，二氯取代物有2种
，三氯取代物有2种，四氯取代物有2种，五氯取代物和六氯取代物各有1种，这样，C2H6的氯代物共有9种，而非6种；点燃H2、CO、CH4等易燃易爆的气体前，一定要验纯，这是实验的基本常识。
4．有一种无色的混合气体可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl组成。为确定其组成，进行了以下实验：①将此混合气体通过浓硫酸，气体总体积基本不变；②再通过过量的澄清石灰水，未见浑浊，但气体体积减小；③把剩余气体在足量氧气中点燃，燃烧产物不能使无水硫酸铜变色。
则原混合气体一定含有(　A　)
A．CO和HCl
B．CH4和NH3
C．CH4和HCl
D．H2和CO2
解析：①将混合气体通过浓硫酸，气体总体积基本不变，则不含有NH3；②再通过过量的澄清石灰水，未见浑浊，但气体体积减小，所以混合气体一定不含CO2，一定含有HCl；③把剩余气体在足量氧气中点燃，燃烧产物不能使无水硫酸铜变色，说明燃烧产物不含水，混合气体一定没有CH4和H2，故原混合气体中含有CO和HCl。
5．把1
mol甲烷和4
mol氯气组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，一段时间后，推测可能观察到的现象(　D　)
①黄绿色逐渐消失　②试管壁上有油珠　③试管内水面上升　④水槽内有少量晶体析出
A．只有①③
B．只有①②③
C．只有①③④
D．①②③④
解析：氯气被消耗后，黄绿色消失。生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，又因为氯气被消耗，气体的体积减小，试管内水面上升。生成的HCl溶于水降低了NaCl的溶解度，有NaCl析出。
6．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，则集气瓶中的气体可能是(　D　)
①CO、O2　②Cl2、CH4　③NO2、O2　④N2、H2
A．①②
B．②④
C．③④
D．②③
解析：从题目的叙述情况看，所选气体组必须是与水作用后混合气体总体积减小的，此时应注意CH4与Cl2的取代反应生成HCl，HCl易溶于水，因此应选D。
7．1
mol甲烷和Cl2发生取代反应，待反应完成后，测得四种取代物的物质的量相等，则消耗Cl2的物质的量为(　C　)
A．0.5
mol
B．2
mol
C．2.5
mol
D．4
mol
解析：依据CH4与Cl2的取代反应规律可知：1个Cl2分子取代1个H原子，同时生成1个HCl分子。所以由碳原子守恒可得，产生四种取代产物均为0.25
mol，生成0.25
mol
CH3Cl需消耗n(Cl2)＝0.25
mol，生成0.25
mol
CH2Cl2需消耗n(Cl2)＝0.5
mol，生成0.25
mol
CHCl3需消耗n(Cl2)＝0.75
mol，生成0.25
mol
CCl4需消耗n(Cl2)＝1.0
mol，因此总共消耗n(Cl2)＝2.5
mol。
8．瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%～15.4%(体积分数)遇火所产生的，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为(　B　)
A．10.5%
B．9.5%
C．8%
D．5%
解析：由CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O可知瓦斯爆炸最强烈时，CH4和O2的体积比应为1∶2，因此CH4与空气的体积比为1∶2×10021≈1∶9.5。那么它在空气中的体积分数为19.5＋1×100%≈9.5%，选B。
二、不定项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．下列叙述正确的是(　BC　)
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，只有四氯甲烷是非极性分子
C．由甲烷(CH4)的氯代物有4种，可推知乙烷(结构式为
)的氯代物有9种
D．点燃CH4前不需要检验其纯度
解析：CH4是正四面体结构，但CH3Cl中因C—Cl键不同于C—H键，所以是四面体结构，而不是正四面体结构；在甲烷的四种氯代物中，只有CCl4是正四面体结构，其结构对称，正负电荷的中心重合，是非极性分子，其余三者都是极性分子；由乙烷的结构式
可知，其一氯取代物有1种，二氯取代物有2种
，三氯取代物有2种，四氯取代物有2种，五氯取代物和六氯取代物各有1种，这样，C2H6的氯代物共有9种；点燃H2、CO、CH4等易燃易爆的气体前，一定要验纯，这是实验的基本常识。
10．下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是(　BD　)
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，性质不同
解析：CH3Cl中的C—Cl共价键和C—H共价键键能、键长及键的牢固性均不同，故CH3Cl不是正四面体结构，CH4和CCl4的性质也不相同。
11.
在光照条件下，将体积相同的甲烷气体和Cl2(常温、常压下)混合，得到的混合物中物质的量最多的是(　D　)
A．CH3Cl
B．CH2Cl2
C．CHCl3
D．HCl
解析：Cl2和CH4气体的取代反应，无论按何体积比混合都将会发生各步取代反应。它不像无机反应那样固定反应物计量数可确定生成物种类。无机反应易于控制，有机反应则不易控制。在某一阶段，CH4与Cl2的每一步取代反应中都有HCl生成，因此得到的反应混合物中物质的量最多的是HCl。
12.
一定质量的甲烷燃烧后的产物为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(　B　)
A．12.5
g
B．13.2
g
C．19.7
g
D．24.4
g
解析：经过CaCl2被吸收的为水蒸气，即n(H2O)＝25.2
g18
g?mol－1＝1.4
mol，根据CH4的组成可知，CO和CO2的物质的量之和为：1.4
mol×24＝0.7
mol，设CO2的质量为x，则CO的质量为49.6
g－25.2
g－x，故有关系式：x44
g?mol－1＋24.4
g－x28
g?mol－1＝0.7
mol，解得：x＝13.2
g。
三、非选择题：共52分。
13．(15分)某研究性学习小组为了验证CH4是否具有还原性，设计了如下实验：
(1)实验过程中观察到无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为CH4＋4CuO=====△CO2＋4Cu＋2H2O。
(2)研究小组将CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是__溴单质与甲烷发生了取代反应(或溴单质被甲烷气体带走)__。
请设计一个实验方案证明你的结论(用文字表示，不必画实验装置图)：__用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者发生了取代反应(或用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质被甲烷气体带走)__。
解析：(1)无水CuSO4逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，根据原子守恒，CH4与CuO反应的化学方程式为CH4＋4CuO=====△CO2＋4Cu＋2H2O。
(2)CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，说明溴参加了反应或溴被带走，因甲烷为饱和烃，所以溴单质可能与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走。若发生取代反应，必有溴化氢生成，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应；若溴单质被甲烷气体带走，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走。
14．(18分)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干燥混合气体。
(2)设V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应大于或等于4。
(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气。
(4)E装置的作用是CD(填序号)。
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：　CH4＋2Cl2――→强光C＋4HCl　。
(6)E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液。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ab(填序号)。
a．CH4　b．CH3Cl　c．CH2Cl2　d．CHCl3　e．CCl4
解析：(1)B装置的三个作用：①控制气流速度从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。
(2)当发生反应：CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl时，生成HCl气体最多，所以要保证V?Cl2?V?CH4?＝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。
(5)根据信息知黑色小颗粒应为碳粉，根据原子守恒应为CH4＋2Cl2――→强光C＋4HCl。
(6)分离难溶于水的油状液体可用分液法。
15．(12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，收集一量筒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)该反应的反应类型为__取代反应__。
(2)该反应的化学方程式为(只写第一步)CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl。
(3)水槽中盛放的液体应为C(填序号)。
A．水
B．饱和石灰水
C．饱和食盐水
D．饱和NaHCO3溶液
(4)该实验的实验现象为量筒内液面上升、黄绿色褪去、量筒内壁上出现油状液滴。
(5)该油状液滴中含有的有机产物共有3种。
[实验二]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，认为甲烷与氯气反应有氯化氢生成。
(6)你认为该实验设计得出的结论是否正确：不正确；若不正确，理由是__氯气中滴加AgNO3溶液也会产生白色沉淀__。
[实验三]步骤一：收集半试管氯气，加入10
mL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40
W的日光灯下光照6
min后，加入10
mL蒸馏水，充分振荡，测得pH＝1.00。
(7)判断该反应中有氯化氢生成的依据是步骤二测得的pH比步骤一测得的pH低。
解析：(1)甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应。
(2)甲烷和氯气发生取代反应的第一步化学方程式为CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl。
(3)因为氯气可溶于水，且能与水发生反应，因此水槽中不能盛放H2O，A错误；氯气与饱和石灰水发生反应，水槽中不能盛放饱和石灰水，B错误；饱和食盐水可抑制氯气的溶解，且饱和食盐水能吸收甲烷与氯气反应生成的HCl，造成量筒中气体压强减小，量筒中的液面上升，C正确；氯气与饱和NaHCO3溶液发生反应，且有杂质气体CO2产生，D错误。
(4)甲烷与氯气发生反应消耗氯气，故量筒内黄绿色褪去，因为生成物中CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，量筒内壁上出现油状液滴，且HCl溶于饱和食盐水，造成量筒中气体压强减小，即量筒中液面上升。
(5)甲烷与氯气反应的有机产物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，其中CH3Cl为气态，另外3种为液态，因此油状液滴中含有的有机物为CH2Cl2、CHCl3、CCl4，共3种。
(6)氯气能与AgNO3溶液中的水反应，产生Cl－，与Ag＋结合产生白色沉淀，因此该实验得出的结论错误。
(7)根据实验，步骤二测得的pH小于步骤一测得的pH，说明c(H＋)增大，即甲烷与氯气反应产生了HCl。
16．(7分)取标准状况下CH4和过量O2的混合气体840
mL，点燃，将燃烧后的气体用过量碱石灰吸收，碱石灰质量增加0.600
g。回答下列问题：
(1)碱石灰吸收后所剩气体的体积为336_mL(标准状况下)。
(2)原混合气体中CH4与O2的体积比为1∶4。
解析：(1)CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O,1
mol
CH4完全燃烧得到的CO2和H2O共80
g，原混合气体中n(CH4)＝0.600
g80
g?mol－1＝0.007
5
mol，CH4的体积为0.007
5
mol×22.4×103
mL?mol－1＝168
mL，剩余气体的体积＝840
mL－168
mL×3＝336
mL。
(2)V(CH4)∶V(O2)＝168
mL∶(840
mL－168
mL)＝1∶4。
1