高中化学必修2第三章第一节第1课时甲烷的性质（共55张PPT）.ppt

第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物甲烷第1课时甲烷的性质1.1.了解有机化合物的概念。了解有机化合物的概念。2.2.掌握甲掌握甲烷烷的分子的分子结结构构,了解甲了解甲烷烷的物理性的物理性质质及存在、用途。及存在、用途。3.3.掌握甲掌握甲烷烷的化学性的化学性质质,认识认识取代反取代反应应的特点。的特点。一、有机化合物一、有机化合物碳元素碳元素氢氢、氧、氧碳和碳和氢氢二、甲二、甲烷烷1.1.存在和用途存在和用途:(1)(1)存在存在:是是_、_、油田气和煤、油田气和煤矿矿坑道气的主要成坑道气的主要成分。分。(2)(2)用途用途:是一种高效、低耗、是一种高效、低耗、污污染小的清染小的清洁洁能源能源,还还是一种是一种重要的化工原料。重要的化工原料。天然气天然气沼气沼气2.2.分子分子结结构构:(1)(1)组组成和成和结结构构:CHCH4 4(2)(2)空空间结间结构构:甲甲烷烷分子具有分子具有_结结构构:_为为中心中心,_,_为顶为顶点点,其中其中4 4个个C CH H键键的的长长度和度和强强度度_,_,夹夹角角_。正四面体正四面体碳原子碳原子氢氢原子原子相同相同相等相等3.3.物理性物理性质质:颜颜色色状状态态气味气味密度密度(与空气相比与空气相比)水溶性水溶性_ _ _ _ _无色无色气体气体无味无味比空气小比空气小极极难难溶于水溶于水4.4.化学性化学性质质:通常状况下通常状况下,甲甲烷烷比比较稳较稳定定,与与_等等强强氧化氧化剂剂不反不反应应,与与强强酸、酸、强强碱也不反碱也不反应应。(1)(1)氧化反氧化反应应(燃燃烧烧):):现现象象:甲甲烷烷在空气中完全燃在空气中完全燃烧烧,火焰呈火焰呈_。化学方程式化学方程式:_:_。高高锰锰酸酸钾钾点燃点燃 CHCH4 4+2O+2O2 2 CO CO2 2+2H+2H2 2O O淡淡蓝蓝色色(2)(2)取代反取代反应应:甲甲烷烷与与氯氯气反气反应应的的实验实验探究探究实验实验操作操作实验实验现现象象光照光照时时:a.a.试试管内气体管内气体颜颜色逐色逐渐渐_;_;b.b.试试管内壁有管内壁有_出出现现;c.c.试试管中有管中有_;_;d.d.试试管内液面管内液面_;_;e.e.水槽中水槽中_。无光照无光照时时:_:_。变变浅浅油状液滴油状液滴少量白少量白雾雾上升上升有固体析出有固体析出无明无明显现显现象象实验实验结论结论甲烷与氯气在光照时发生反应，甲烷与氯气在光照时发生反应，化学反应方程式为化学反应方程式为_(_(一氯代物一氯代物)_(_(二氯代物二氯代物)_(_(三氯代物三氯代物)_(_(四氯代物四氯代物)其中，其中，CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4都都_于水，除于水，除CHCH3 3ClCl是是_外，其余三种都是液体。外，其余三种都是液体。光照光照 CHCH4 4+Cl+Cl2 2 HCl+CH HCl+CH3 3ClCl光照光照 CHCH3 3Cl+ClCl+Cl2 2 HCl+CH HCl+CH2 2ClCl2 2光照光照 CHCH2 2ClCl2 2+Cl+Cl2 2 HCl+CHCl HCl+CHCl3 3光照光照 CHClCHCl3 3+Cl+Cl2 2 HCl+CCl HCl+CCl4 4不溶不溶气体气体取代反取代反应应有机物分子里的某些有机物分子里的某些_被其他被其他_所替所替代的反代的反应应。原子或原子原子或原子团团原子或原子原子或原子团团【思考辨析思考辨析】1.1.判断正判断正误误:(1)CH(1)CH4 4、CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2等都是等都是烃烃。()()分析分析:烃是由碳和氢两种元素形成的化合物烃是由碳和氢两种元素形成的化合物,CH,CH4 4是最简单的是最简单的烃烃,CH,CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2不是烃。不是烃。(2)(2)在点燃甲在点燃甲烷烷气体之前必气体之前必须检验须检验其其纯纯度。度。()()分析分析:甲烷是可燃性气体甲烷是可燃性气体,为防止爆炸为防止爆炸,点燃之前应检验其纯点燃之前应检验其纯度。度。(3)CH(3)CH4 4的的结结构式是构式是 ,所以甲所以甲烷烷是平面是平面结结构。构。()()分析分析:结构式不表示分子的空间构型结构式不表示分子的空间构型,实际上实际上,甲烷分子是正四甲烷分子是正四面体结构。面体结构。(4)(4)甲甲烷烷和和氯氯气的反气的反应应是置是置换换反反应应。()()分析分析:该反应是取代反应该反应是取代反应,其特点是有机物分子里的某些原子或其特点是有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代。原子团被其他原子或原子团所替代。2.2.问题问题思考思考:(1)CO(1)CO和和H H2 2COCO3 3都是含碳化合物都是含碳化合物,二者都是有机物二者都是有机物吗吗?分析分析:不是不是,含有碳元素的化合物是有机物含有碳元素的化合物是有机物,但但COCO、COCO2 2、H H2 2COCO3 3及及碳酸盐等碳酸盐等,其结构、性质与无机物相似其结构、性质与无机物相似,因此属于无机物。因此属于无机物。(2)(2)能用甲能用甲烷烷与与氯氯气反气反应应来制取来制取纯净纯净的的CHCH3 3ClCl吗吗?分析分析:不能不能,甲烷与氯气的取代反应是连锁反应甲烷与氯气的取代反应是连锁反应,反应生成的是反应生成的是多种产物的混合物多种产物的混合物,得不到纯净的得不到纯净的CHCH3 3ClCl。【知识链接知识链接】天然气作为能源的优点天然气作为能源的优点天然气是一种优良的气体燃料天然气是一种优良的气体燃料,通常状况下通常状况下,1 mol,1 mol甲烷在空气甲烷在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水中完全燃烧生成二氧化碳和水,放出放出890 kJ890 kJ的热量的热量,目前全世界目前全世界20%20%的能源需求由天然气提供。天然气燃烧时仅排放少量的二的能源需求由天然气提供。天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物氧化碳和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物,是一种是一种清洁的能源。清洁的能源。饱和食盐水的目的饱和食盐水的目的氯气在饱和食盐水中的溶解度很小氯气在饱和食盐水中的溶解度很小,便于收集氯气便于收集氯气;反应生成氯反应生成氯化氢溶于水使氯离子浓度增大化氢溶于水使氯离子浓度增大,故水槽中有氯化钠结晶析出。故水槽中有氯化钠结晶析出。一、有机化合物的一、有机化合物的组组成和成和结结构的表示方法构的表示方法表示方法表示方法(以甲以甲烷为烷为例例)含含义义分子式分子式:CH:CH4 4用元素符号表示物用元素符号表示物质质分子分子组组成的式子成的式子,可反映一个分子中原子的种可反映一个分子中原子的种类类和数目和数目最最简简式式(实验实验式式):):CHCH4 4表示物表示物质组质组成的各元素原子最成的各元素原子最简简整数整数比的式子比的式子表示方法表示方法(以甲以甲烷为烷为例例)含含义义用小黑点等符号代替用小黑点等符号代替电电子子,表示原子最表示原子最外外层电层电子成子成键键情况的式子情况的式子具有分子式所能表示的意具有分子式所能表示的意义义,能反映能反映物物质质的的结结构构表示分子中原子的表示分子中原子的结结合或排列合或排列顺顺序序的式子的式子,但不表示空但不表示空间间构型构型表示方法表示方法(以甲以甲烷为烷为例例)含含义义结结构构简简式式:CH:CH4 4结结构式的构式的简简便写法便写法,着重突出着重突出结结构特点构特点小球表示原子小球表示原子,短棍表示化学短棍表示化学键键,展示了展示了空空间间构型构型表明了原子的相表明了原子的相对对大小和空大小和空间间的相的相对对位位置置【知知识备选识备选】结结构构简简式的具体写法式的具体写法把把结结构式中表示价构式中表示价键键的小短的小短线线去掉去掉,把碳原子把碳原子连连接的接的氢氢原子与原子与碳原子合并碳原子合并为为碳碳氢氢原子原子团团,如如C C2 2H H6 6的的结结构式是构式是 ,其其结结构构简简式是式是CHCH3 3CHCH3 3。【学而后思学而后思】(1)CH(1)CH4 4是正四面体是正四面体结结构构,CH,CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4也都是正也都是正四面体四面体结结构构吗吗?提示提示:CHCH4 4是正四面体结构是正四面体结构,碳原子处于正四面体的中心碳原子处于正四面体的中心,四个氢四个氢原子处于正四面体的四个顶点上。根据甲烷是正四面体结构推原子处于正四面体的四个顶点上。根据甲烷是正四面体结构推理理,有机物分子中碳原子以有机物分子中碳原子以4 4个单键与其他原子或原子团相结合个单键与其他原子或原子团相结合,如如 ,若若a a、b b、c c、d d相同相同,则构成正四面体结构则构成正四面体结构,如如CClCCl4 4;若若a a、b b、c c、d d不相同不相同,则构成四面体则构成四面体,但不是正四面体但不是正四面体,如如CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3。(2)(2)如果甲如果甲烷烷是平面是平面结结构构,则则CHCH2 2ClCl2 2有几种有几种结结构构?实际实际上有几种上有几种结结构构?提示提示:如果甲烷是平面结构如果甲烷是平面结构,则则CHCH2 2ClCl2 2有有2 2种结构种结构,分是分是 、,实际为空间四面体结构实际为空间四面体结构,所以二氯甲烷只有一种结所以二氯甲烷只有一种结构。构。二、甲二、甲烷烷与与氯氯气的取代反气的取代反应应1.1.反反应应物物:甲甲烷烷与与氯氯气反气反应应,与与氯氯水不水不发发生反生反应应。2.2.反反应应条件条件:光照光照,黑暗黑暗处处不不发发生反生反应应。3.3.生成物生成物:甲甲烷烷与与氯氯气生成四种有机气生成四种有机产产物物:CH:CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4和无机物和无机物HClHCl,其中其中HClHCl的的产产量最多。量最多。4.4.反反应应特点特点:(1)(1)连锁连锁反反应应:甲甲烷烷中的中的氢氢原子被原子被氯氯原子逐步取代原子逐步取代,各步反各步反应应同同时时进进行行,即第一步反即第一步反应应一旦开始一旦开始,后后续续反反应应立即立即进进行行;(2)(2)数量关系数量关系:每取代每取代1 mol1 mol氢氢原子原子,消耗消耗1 mol Cl1 mol Cl2 2,生成生成1 mol 1 mol HClHCl。【知知识备选识备选】取代反取代反应应与置与置换换反反应应的比的比较较取代反取代反应应置置换换反反应应定定义义有机物分子内的某些原子有机物分子内的某些原子或原子或原子团团被其他原子或原被其他原子或原子子团团所替代的反所替代的反应应一种一种单质单质和一种化合物反和一种化合物反应应生成另一种生成另一种单质单质和另一种化和另一种化合物的反合物的反应应反反应应特特点点(1)(1)反反应应物物:有机物与有机物与单质单质或或化合物化合物(2)(2)生成物生成物:不一定有不一定有单质单质(3)(3)很多反很多反应进应进行不完全行不完全,速速率慢率慢(4)(4)产产物不唯一物不唯一(1)(1)反反应应物物:一种一种单质单质和一种和一种化合物化合物(2)(2)生成物生成物:新的新的单质单质和新的和新的化合物化合物(3)(3)一般能一般能进进行完全行完全,速率快速率快(4)(4)产产物唯一物唯一取代反取代反应应置置换换反反应应反反应应条条件件反反应应受催化受催化剂剂、温度、光、温度、光照的影响照的影响水溶液中置水溶液中置换换遵循遵循“以以强强制制弱弱”的原的原则则实实例例CHCH4 4+X+X2 2 CH CH3 3X(X(一卤代物一卤代物)+HX)+HXZnZnH H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4H H2 2光照光照【学而后思学而后思】(1)(1)甲甲烷烷与溴水能与溴水能发发生反生反应吗应吗?与溴蒸气呢与溴蒸气呢?提示提示:甲烷除了能与氯气在光照时反应外甲烷除了能与氯气在光照时反应外,与其他的卤素单质的与其他的卤素单质的气体也能发生反应气体也能发生反应,但必须是纯卤素如溴蒸气但必须是纯卤素如溴蒸气,与溴水不反应。与溴水不反应。(2)(2)假假设设1 mol1 mol甲甲烷烷中的中的氢氢原子完全被取代原子完全被取代,最多能与多少最多能与多少氯氯气反气反应应?提示提示:发生取代反应时发生取代反应时1 mol1 mol氯气只能取代氯气只能取代1 mol1 mol氢原子氢原子,1 mol,1 mol甲烷中的氢原子完全被取代甲烷中的氢原子完全被取代,最多能与最多能与4 mol4 mol氯气反应。氯气反应。类型类型 一一 甲甲烷烷的分子的分子结结构构【典例典例】(2013(2013信阳高一信阳高一检测检测)下列关于甲下列关于甲烷烷的的说说法不正确的法不正确的是是()A.A.甲甲烷烷分子具有正四面体分子具有正四面体结结构构B.B.甲甲烷烷分子中的四个分子中的四个C CH H键键是完全相同的是完全相同的C.C.甲甲烷烷分子是平面正方形分子是平面正方形结结构构D.D.甲甲烷烷分子的分子的结结构式是构式是【解题指南解题指南】解答该题要注意以下解答该题要注意以下3 3点点:(1)(1)甲烷分子具有正四面体结构甲烷分子具有正四面体结构,不是平面正方形不是平面正方形;(2)(2)甲烷分子中的四个甲烷分子中的四个C CH H键是完全相同的键是完全相同的;(3)(3)结构式表示分子中原子的结合或排列顺序结构式表示分子中原子的结合或排列顺序,不表示空间构型。不表示空间构型。【解析解析】选选C C。甲烷分子具有空间正四面体结构而非平面正方。甲烷分子具有空间正四面体结构而非平面正方形结构。形结构。【名师点评名师点评】讲解本题时要注意以下讲解本题时要注意以下3 3点点:(1)(1)用结构式能表示物质的组成和结构用结构式能表示物质的组成和结构,但是不能表示空间结构但是不能表示空间结构;(2)(2)甲烷分子中的四个甲烷分子中的四个C CH H键长度和强度相同键长度和强度相同,夹角相等夹角相等;(3)(3)由甲烷的典型结构能培养学生对分子的空间结构的想象能由甲烷的典型结构能培养学生对分子的空间结构的想象能力。力。【方法规律方法规律】有机物分子中紧邻碳原子的四个原子的空间构型有机物分子中紧邻碳原子的四个原子的空间构型有机物分子中有机物分子中,碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合,则则紧邻该碳原子的四个原子形成的空间结构就是四面体结构紧邻该碳原子的四个原子形成的空间结构就是四面体结构,即即这四个原子一定不共平面这四个原子一定不共平面,若这四个原子相同若这四个原子相同,则紧邻该碳原子则紧邻该碳原子的四个原子构成正四面体结构。的四个原子构成正四面体结构。【变变式式训练训练】下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是()A.A.甲甲烷烷分子中碳、分子中碳、氢氢原子原子间间是离子是离子键键B.B.甲甲烷烷分子的空分子的空间结间结构是正方体构是正方体C.C.甲甲烷烷的的结结构式构式为为CHCH4 4D.D.甲甲烷烷的取代的取代产产物物CClCCl4 4分子中分子中4 4个碳个碳氯键氯键完全相同完全相同【解析解析】选选D D。非金属元素之间形成共价键。非金属元素之间形成共价键,甲烷分子中碳、氢甲烷分子中碳、氢原子间是共价键原子间是共价键,A,A错误错误;甲烷分子的空间结构是正四面体甲烷分子的空间结构是正四面体,而不而不是正方体是正方体,B,B错误错误;甲烷的结构式为甲烷的结构式为 ,CH,CH4 4为其分子式为其分子式,C C错误错误;CCl;CCl4 4分子同分子同CHCH4 4结构相似结构相似,4,4个碳氯键完全相同个碳氯键完全相同,D,D正确。正确。【变变式式备选备选】(2013(2013琼琼海高一海高一检测检测)下列各下列各图图均能表示甲均能表示甲烷烷的分的分子子结结构构,哪一种更能反映其真哪一种更能反映其真实实存在状况存在状况()【解析解析】选选D D。这几种形式都可表示甲烷这种物质。这几种形式都可表示甲烷这种物质,其中分子结其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型,但其中比例模型更能形象地表达出但其中比例模型更能形象地表达出H H、C C的位置及所占比例。电的位置及所占比例。电子式只反映原子的最外层电子的成键情况子式只反映原子的最外层电子的成键情况,故答案为故答案为D D。类型类型 二二 甲甲烷烷的性的性质质【典例典例】下列有关甲下列有关甲烷烷的取代反的取代反应应的叙述正确的是的叙述正确的是()A.A.甲甲烷烷与与氯氯气的物气的物质质的量之比的量之比为为11,11,混合混合发发生取代反生取代反应应只生只生成成CHCH3 3ClClB.B.甲甲烷烷与与氯氯气的取代反气的取代反应应,生成的生成的产产物中物中CHCH3 3ClCl最多最多C.C.甲甲烷烷与与氯氯气的取代反气的取代反应应生成的生成的产产物物为为混合物混合物D.1 molD.1 mol甲甲烷烷生成生成CClCCl4 4最多消耗最多消耗2 mol2 mol氯氯气气【解题指南解题指南】解答本题时要注意以下两点解答本题时要注意以下两点:(1)(1)甲烷与氯气的反应中每取代甲烷与氯气的反应中每取代1 mol1 mol氢原子氢原子,消耗消耗1 mol1 mol氯气氯气,生成生成1 mol 1 mol HClHCl。(2)(2)甲烷与氯气分步取代甲烷与氯气分步取代,各步同时进行各步同时进行,四种有机物都会存在。四种有机物都会存在。【解析解析】选选C C。甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某。甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步一步,四种有机物都会产生四种有机物都会产生,故得不到纯净的故得不到纯净的CHCH3 3Cl,ACl,A错误错误,C,C正确正确;甲烷与氯气的反应中每取代甲烷与氯气的反应中每取代1 mol1 mol氢原子氢原子,消耗消耗1 mol1 mol氯气氯气,生生成成1 mol 1 mol HClHCl,故产物中故产物中HClHCl最多最多,B,B错误错误;1 mol;1 mol甲烷生成甲烷生成CClCCl4 4最多最多消耗消耗4 mol4 mol氯气氯气,D,D错误。错误。【误区警示误区警示】(1)(1)甲烷的卤代反应的产物是混合物。甲烷的卤代反应的产物是混合物。(2)(2)甲烷等有机物与氯气发生取代反应时甲烷等有机物与氯气发生取代反应时,取代的位置和个数是取代的位置和个数是难以控制的难以控制的,因此制备卤代烃一般不采用取代反应。因此制备卤代烃一般不采用取代反应。【变变式式训练训练】(2013(2013临临海高一海高一检测检测)光照光照对对下列反下列反应应几乎无影响几乎无影响的是的是()A.HA.H2 2与与ClCl2 2 B.CH B.CH4 4与与ClCl2 2C.CHC.CH4 4与与O O2 2 D.D.次次氯氯酸分解酸分解【解析解析】选选C C。A A项项,H,H2 2+Cl+Cl2 2 2HCl,A2HCl,A有影响有影响;B;B项项,CH,CH4 4与与ClCl2 2在光照时发生取代反应在光照时发生取代反应,B,B有影响有影响;CH;CH4 4与与O O2 2在点燃时才发生反应在点燃时才发生反应,光照条件下不反应光照条件下不反应,C,C符合题意符合题意;D;D项项,2HClO 2HCl+O,2HClO 2HCl+O2 2,D,D有影响。有影响。光照光照=光照光照=【变变式式备选备选】下列关于甲下列关于甲烷烷的的说说法正确的是法正确的是()A.A.实验实验室可以用排水法收集甲室可以用排水法收集甲烷烷B.B.只有只有纯净纯净甲甲烷烷在空气中安静燃在空气中安静燃烧烧C.C.甲甲烷烷与溴水与溴水发发生取代反生取代反应应D.D.甲甲烷烷在空气中燃在空气中燃烧烧只生成二氧化碳和水只生成二氧化碳和水【解析解析】选选A A。甲烷难溶于水。甲烷难溶于水,可以用排水法收集可以用排水法收集,A,A项正确项正确;甲甲烷与空气的混合物中甲烷的体积分数只要在爆炸极限之外烷与空气的混合物中甲烷的体积分数只要在爆炸极限之外,甲甲烷就能安静燃烧烷就能安静燃烧,B,B项错误项错误;甲烷与卤素单质发生取代反应的条甲烷与卤素单质发生取代反应的条件是光照件是光照,甲烷不能与溴水反应甲烷不能与溴水反应,C,C项错误项错误;在氧气不足条件下在氧气不足条件下,甲烷燃烧会生成一氧化碳和水甲烷燃烧会生成一氧化碳和水,D,D项错误。项错误。1.1.近年来近年来,一些大城市的部分公交一些大城市的部分公交车车改用天然气作改用天然气作为为燃料燃料,这样这样做的主要目的是做的主要目的是()A.A.加大加大发动发动机机动动力力B.B.降低成本降低成本C.C.减少减少对对空气的空气的污污染染D.D.减少二氧化碳的排放量减少二氧化碳的排放量【解析解析】选选C C。天然气的主要成分为甲烷。天然气的主要成分为甲烷,燃烧比较充分燃烧比较充分,可以可以减少对空气的污染。减少对空气的污染。2.(2.(双双选选)下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A.A.由碳、由碳、氢氢、氧三元素、氧三元素组组成的化合物一定是有机物成的化合物一定是有机物B.B.烃烃是是仅仅含有碳元素和含有碳元素和氢氢元素的化合物元素的化合物C.C.大多数有机物熔、沸点大多数有机物熔、沸点较较低低D.D.有机物都易燃有机物都易燃烧烧【解析解析】选选B B、C C。由碳、氢、氧三元素组成的化合物不一定是。由碳、氢、氧三元素组成的化合物不一定是有机物有机物,如碳酸是无机物如碳酸是无机物;仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃;多数有机物熔、沸点较低多数有机物熔、沸点较低;有机物不一定易燃有机物不一定易燃,如四氯化碳。如四氯化碳。3.3.若甲若甲烷烷与与氯氯气以物气以物质质的量之比的量之比1313混合混合,在光照下得到的在光照下得到的产产物物:CH:CH3 3Cl,CHCl,CH2 2ClCl2 2,CHCl,CHCl3 3,CCl,CCl4 4,HCl,HCl,其中正确的是其中正确的是 ()A.A.只有只有 B.B.只有只有C.C.的混合物的混合物 D.D.的混合物的混合物【解析解析】选选D D。甲烷和氯气在光照下。甲烷和氯气在光照下,会发生四步取代反应会发生四步取代反应,而而反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的决定的,在光照下得到产物一定是混合物且其中在光照下得到产物一定是混合物且其中HClHCl的量最多。的量最多。4.(20134.(2013青青岛岛高一高一检测检测)将一定量的甲将一定量的甲烷烷完全燃完全燃烧烧,使所生成使所生成的气体依次通的气体依次通过过装有足量无水装有足量无水氯氯化化钙钙和和氢氢氧化氧化钠钠的玻璃管的玻璃管,盛盛有有氢氢氧化氧化钠钠的玻璃管的玻璃管质质量增加了量增加了1.1 g,1.1 g,则则甲甲烷烷在在标标准状况下的准状况下的体体积为积为()A.2.24 L B.1.12 LA.2.24 L B.1.12 LC.0.56 L D.0.28 LC.0.56 L D.0.28 L【解析解析】选选C C。氢氧化钠吸收。氢氧化钠吸收COCO2 2的物质的量为的物质的量为n(COn(CO2 2)=)=由甲烷燃烧前后碳原子守恒知由甲烷燃烧前后碳原子守恒知CHCH4 4的物质的物质的量为的量为0.025 mol,0.025 mol,所以所以V(CHV(CH4 4)=0.025 mol)=0.025 mol22.4 L22.4 Lmolmol-1-1=0.56 L0.56 L。5.(1)5.(1)某气某气态烃态烃在在标标准状况下的体准状况下的体积为积为2.8 L,2.8 L,其其质质量量为为2 g,2 g,该该烃烃中中氢氢元素的元素的质质量分数量分数为为25%,25%,则该烃则该烃的分子式的分子式为为,电电子子式式为为,结结构式构式为为,其空其空间间构型构型为为。(2)(2)如如图图立方体中心的立方体中心的“”“”表示甲表示甲烷烷分子中的碳原子分子中的碳原子,请请在立方体在立方体的的顶顶点用点用“”“”表示出与之表示出与之紧邻紧邻的的4 4个个氢氢原子的位置。原子的位置。【解析解析】(1)(1)该烃的物质的量为该烃的物质的量为n=2.8 L/22.4 Ln=2.8 L/22.4 Lmolmol-1-1=0.125 mol,0.125 mol,该烃的摩尔质量为该烃的摩尔质量为M=2 g/0.125 mol=M=2 g/0.125 mol=16 g16 gmolmol-1-1;1 mol;1 mol该烃中含氢原子的物质的量为该烃中含氢原子的物质的量为n(Hn(H)=)=16 g16 g25%/1 g25%/1 gmolmol-1-1=4 mol;1 mol=4 mol;1 mol该烃中含碳原子的物质的该烃中含碳原子的物质的量为量为n(Cn(C)=16 g)=16 g(1-25%)/12 g(1-25%)/12 gmolmol-1-1=1 mol,=1 mol,所以分子式为所以分子式为CHCH4 4。(2)CH(2)CH4 4分子是以碳原子为中心的正四面体结构分子是以碳原子为中心的正四面体结构,在立方体中互不在立方体中互不相邻的四个顶点即构成正四面体结构。相邻的四个顶点即构成正四面体结构。答案答案:(1)CH(1)CH4 4 正四面体结构正四面体结构(2)(2)或或甲甲烷烷与与氯氯气气发发生取代反生取代反应应的的实验实验探究探究三个装有三个装有CHCH4 4和和ClCl2 2混合气体的集气瓶混合气体的集气瓶,用玻璃片盖好瓶口后用玻璃片盖好瓶口后,分分别别作如下作如下处处理理:置于黑暗中置于黑暗中;将点燃的将点燃的镁镁条靠近集气瓶外壁条靠近集气瓶外壁;放在有光放在有光线线的房子里。的房子里。(1)(1)请请根据有关知根据有关知识识判断判断、中分中分别产别产生怎生怎样样的的现现象。象。提示提示:对于有机反应对于有机反应,反应条件非常重要反应条件非常重要,通过控制反应条件通过控制反应条件,可可使使CHCH4 4和和ClCl2 2的取代反应发生的现象不同的取代反应发生的现象不同:无明显现象无明显现象;爆炸爆炸;黄绿色逐渐变浅黄绿色逐渐变浅,有油状液滴生成。有油状液滴生成。(2)CH(2)CH4 4和和ClCl2 2发发生的一系列反生的一系列反应应属于什么反属于什么反应类应类型型?请请写出写出CHCH4 4和和ClCl2 2反反应应生成一生成一氯氯甲甲烷烷的化学方程式。的化学方程式。提示提示:CHCH4 4和和ClCl2 2发生取代反应发生取代反应,生成一氯甲烷的化学方程式是生成一氯甲烷的化学方程式是CHCH4 4+Cl+Cl2 2 CHCH3 3Cl+HClCl+HCl。光照光照 (3)(3)若要使若要使0.5 mol CH0.5 mol CH4 4完全和完全和ClCl2 2发发生取代反生取代反应应,并生成相同物并生成相同物质质的量的的量的4 4种取代种取代产产物物,请计请计算需要算需要ClCl2 2的物的物质质的量。的量。提示提示:0.5 mol CH0.5 mol CH4 4生成等物质的量的生成等物质的量的4 4种取代产物种取代产物,即即0.125 mol CH0.125 mol CH3 3ClCl、0.125 mol CH0.125 mol CH2 2ClCl2 2、0.125 mol CHCl0.125 mol CHCl3 3、0.125 mol CCl0.125 mol CCl4 4,则所需则所需n(Cln(Cl2 2)=0.125 mol)=0.125 mol1+0.125 mol 1+0.125 mol 2+0.125 mol2+0.125 mol3+0.125 mol3+0.125 mol4=1.25 mol4=1.25 mol。(4)(4)若事先在集气瓶中盛有少量若事先在集气瓶中盛有少量饱饱和食和食盐盐水水,则则中会中会观观察到怎察到怎样样的的现现象象?提示提示:因为甲烷与氯气在光照时反应会生成氯化氢因为甲烷与氯气在光照时反应会生成氯化氢,溶于水使溶溶于水使溶液中氯离子浓度增大液中氯离子浓度增大,因此会有白色晶体析出。因此会有白色晶体析出。(5)(5)若将若将氯氯气气换为换为溴蒸气溴蒸气,中又会中又会观观察到怎察到怎样样的的现现象象?提示提示:甲烷和溴蒸气在光照时也会发生取代反应甲烷和溴蒸气在光照时也会发生取代反应,故瓶中红棕色故瓶中红棕色逐渐变浅逐渐变浅,同时瓶壁上有油状液体出现。同时瓶壁上有油状液体出现。