2022年高中化學 每日一題之快樂暑假 第09天 甲烷的分子結構（含解析）新人教版

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1、2022年高中化學 每日一題之快樂暑假 第09天 甲烷的分子結構（含解析）新人教版 光照條件下，下列各組混合物中幾乎沒有發(fā)生反應的是 A．甲烷和溴蒸氣 B．氫氣和氯氣 C．甲烷和氧氣 D．甲烷和氯氣 【參考答案】C 【試題解析】甲烷與氧氣反應的條件是點燃。 （1）組成與結構 名稱 分子式 電子式 結構式 分子模型 甲烷 CH4 （2）空間結構 ①分子結構示意圖 ②結構特點及空間構型 具有正四面體結構，其中，4個C—H鍵的長度和強度相同，夾角相等；碳原子位于正四面體的中心，4個氫原子位于4個頂點。 甲烷分子中4個C—H鍵相同

2、，在空間可能有兩種對稱分布即正四面體結構和平面正方形結構。假設甲烷是平面正方形結構，則CH2Cl2分子中的5個原子必在同一平面上，應有兩種結構：、。若CH2Cl2有兩種結構，則必然有熔、沸點等物理性質(zhì)不同的兩種物質(zhì)，而科學研究發(fā)現(xiàn)，CH2Cl2只有一種熔、沸點。故甲烷為正四面體結構。 1．下列敘述錯誤的是 A．通常情況下，甲烷與強酸、強堿、強氧化劑不發(fā)生反應 B．光照條件下，甲烷能與氯氣發(fā)生取代反應 C．甲烷的氯代物CHCl3、CCl4都難溶于水 D．甲烷在光照條件下能與氧氣發(fā)生反應 2．煤礦發(fā)生瓦斯爆炸往往與礦坑中的甲烷有關，下列敘述中錯誤的是 A．點燃甲烷不必事先進行驗純

3、 B．甲烷燃燒放出大量的熱，所以甲烷是一種很好的氣體燃料 C．煤礦的礦井要注意通風并嚴禁煙火，以防爆炸事故的發(fā)生 D．點燃混有空氣的甲烷不一定會爆炸 3．如圖所示均能表示甲烷的分子結構，下列說法錯誤的是 A．Ⅰ將各原子看成了質(zhì)點，為立體結構示意圖 B．Ⅱ為電子式，表示甲烷分子中有8個電子 C．Ⅲ為球棍模型，棍代表甲烷分子內(nèi)含有的共價鍵 D．Ⅳ為比例模型，能表示出甲烷的空間構型及各原子的相對大小 4．某研究小組為了探究甲烷和氯氣反應的情況，設計了幾個實驗，請?zhí)顚懴铝锌瞻? 【實驗一】 用如圖所示裝置，收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體， 光照后觀察到量筒內(nèi)形成一段水柱，

4、認為有氯化氫生成。 （1）該反應的反應類型為　　　　　　　，反應的化學方程式為　　　　　　　　　　(只寫第一步)。 （2）水槽中盛放的液體應為　　　　　　　(填序號)。 A．水 B．飽和石灰水 C．飽和食鹽水 D．飽和NaHCO3溶液 【實驗二】 收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，光照反應后，滴加AgNO3溶液，看到有白色沉淀生成，認為有氯化氫生成。 （3）該實驗設計的錯誤之處是　 。 【實驗三】 步驟一:收集半試管氯氣，加入10 mL 蒸餾水，充分振蕩，用儀器測得溶液的pH=3.26。 步驟二:收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體(各占50%

5、)，在40 W的日光燈下光照6 min后，加入10 mL 蒸餾水，充分振蕩，用儀器測得pH=1.00。 （4）判斷該反應中有氯化氫生成的依據(jù)是　 。 步驟三:用5支試管充滿甲烷和氯氣的混合氣體(各占50%)，分別放在40 W的日光燈下光照不同時間后，加入10 mL 蒸餾水，充分振蕩，測得pH如下表: 編號 1 2 3 4 5 光照時間 2 min 4 min 6 min 8 min 10 min 反應后pH 1.86 1.62 1.00 1.00 1.00 （5）該實驗可得到結論:　　　　　　　　　　　　　　　　　　

6、　　　。 步驟四:探究不同光照條件對甲烷與氯氣反應的影響。 （6）試設計一個可行的實驗方案:_________________________________________________________。 1．【答案】D 2．【答案】A 【解析】如果甲烷中混有空氣，點燃時可能會發(fā)生爆炸，因此點燃之前必須驗純。 3．【答案】B 【解析】Ⅱ表示電子式，但略去了碳原子的內(nèi)層電子，甲烷分子中應含有10個電子。 4．【答案】（1）取代反應　CH4+Cl2CH3Cl+HCl （2）C （3）氯水中加入AgNO3溶液也會產(chǎn)生白色沉淀，從而無法確定反應中有氯化氫生成 （4）步驟

7、二測得的pH的具體值比步驟一的低 （5）相同條件下，一定時間內(nèi)，光照時間越長，甲烷與氯氣反應的越充分，生成的HCl越多(其他合理答案也可) （6）用5支試管充滿甲烷和氯氣的混合氣體(各占50%)，分別放在不同功率的日光燈下照射相同時間后，加入10 mL 蒸餾水，充分振蕩，測pH 【解析】（1）CH4在光照下與Cl2發(fā)生取代反應生成CH3Cl等，第一步反應方程式為CH4+Cl2CH3Cl+HCl。 （2）由于量筒中的Cl2能與水、飽和石灰水、飽和NaHCO3溶液反應，所以水槽中盛放的液體應為飽和食鹽水。 （3）該實驗的目的是通過AgNO3溶液來驗證HCl的生成，但由于Cl2溶解在水中時

8、也會產(chǎn)生Cl-，從而無法確定生成的白色AgCl沉淀是否是由于生成HCl引起的，所以該實驗設計存在錯誤。 （4）步驟一、二中氯氣體積相同，氯氣溶于水中生成HCl、HClO，HClO是弱酸，且Cl2與H2O不能完全反應，所以步驟一測定出的pH=3.26。步驟二中測定出溶液的pH=1.00<3.26，說明步驟二中產(chǎn)生的酸的濃度更大，即步驟二中CH4與Cl2發(fā)生了取代反應而生成了HCl。 （5）從表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著時間的推移，反應后所得溶液的pH逐漸變小，說明甲烷與氯氣反應的光照時間越長，甲烷取代反應的轉化率越高。從表中數(shù)據(jù)還可看出，6 min、8 min、10 min時所得溶液pH相同，說明

9、6 min后CH4與Cl2反應發(fā)生完全。 （6）類比步驟三的方法，步驟三是時間為變量，步驟四用光照強度為變量，從而可設計出相應的方案。 你正走在學霸的路上！ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____________________________________

10、_________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________