第32讲 最简单的有机化合物—甲烷
一、选择题
1.下列各图常用来说明甲烷的分子结构，哪一种与其真实存在状况相差较大( )
H·· ··
H· ··C · H
H
A．甲烷分子结构示意图 B．甲烷分子电子式
C．球棍模型 D．比例模型
2.1 mol甲烷和1 mol氯气混合，在紫外线作用下可以发生反应，则生成的含氯有机物是( )
A．只有CH3Cl B．只有CH2Cl2 C．只有CHCl3 D．多种氯代物
3.某烃的一种同分异构体只能生成一种氯代烃，该烃的分子式可以是( ) A．C3H8 B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14
4.分子式是C3H6Cl2的有机物，若再有一个H原子被Cl原子取代，则生成的C3H5Cl3
有两种同分异构体，则原有机物C3H6Cl2应该是( )
A．1,3-二氯丙烷 B．1,1-二氯丙烷 C．1,2-二氯丙烷 D．2,2-二氯丙烷
5.(2011·新课标全国卷)分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)( )
A．6种 B．7种 C．8种 D．9种
6.根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是( )
1 2 3 4 5 6 7 8 CH4 C2H4 C3H8 C4H8 C6H12 C7H16 C8H16 A.3 B．4 C．5 D．6
7.下图中的小球代表碳原子，棍代表碳碳单键，每个碳原子的剩余价键全部跟氢原子结合，则两分子的关系为( )
A．同系物 B．同分异构体 C．同位素 D．同素异形体 二、填空题
8.(1)写出下列物质的结构简式： ①2,4-二甲基-3-乙基庚烷
________________________________________________________________________。 ②3,4-二甲基-5,5-二乙基辛烷
________________________________________________________________________。
1
(2)CH3CHCH3CH2CHCH3CH2CH2CH3 命名： 2,4-二甲基庚烷 。 9.写出下列各烷烃的分子式。
(1)同温同压下烷烃A蒸气的密度是H2的36倍： C5H12 。
(2)烷烃B的分子中含有200个氢原子： C99H200 。
(3)1 L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15 L水蒸气： C14H30 。 (4)分子中含有22个共价键的烷烃： C7H16 。 10.沼气的主要成分是CH4，还有少量CO2、H2S等。
下面是某课外活动小组在实验室模拟沼气池发酵制取沼气，收集较纯净甲烷并测定产生甲烷体积的实验：如图中甲瓶是产生沼气的发酵瓶，将堆沤过的牛、马粪按比例均匀拌入沼气菌种，放进发酵瓶甲内，并加满水；乙瓶中充满水；丙瓶内盛有X溶液；丁为量筒。
(1)按实验要求，将四个装置a～f各个导管口连接起来，其正确的顺序是：(填接口序号)a→ d → e → c → b →f。
(2)丙瓶内盛有的X溶液为 B (填序号)。 A．浓氨水 B．NaOH溶液 C．CuSO4溶液 D．盐酸
(3)若要验证CH4中含有H2S气体，要在甲装置后增加一个洗气瓶装置，该装置中可盛的试剂可能是 C (填序号)。
A．浓氨水 B．NaOH溶液 C．CuSO4溶液 D．盐酸
(4)已知1000 mL(标准状况)甲烷完全燃烧生成二氧化碳、液态水，放出39.75 kJ的热量，则1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水所放出的能量为 －890.4 kJ ，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 11.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。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
根据要求填空：
(1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②让气体混合均匀；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的取值范围是 大于或等于4 。
(3)D装置中的石棉上均匀附着KI粉末，其作用是 吸收过量的氯气 。 (4)E装置的作用是 CD (填编号)。 A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢
(5)装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为 分
2
液 。该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是 AB (填编号)。
A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E．CCl4
第32讲
1．B 解析：甲烷分子为正四面体构型，碳原子位于四面体的中心，四个氢原子位于四面体的顶点上。
2．D 解析：甲烷和氯气的取代反应，并非一步反应完成后再发生第二步反应，而是四步反应同时发生，因此甲烷和氯气发生取代反应时，生成的有机产物是多种氯代烃，在解题过程中很容易错选A。
3．C 解析：C3H8的结构简式为CH3CH2CH3，它的一氯代物有2种，C4H10有两种同分异构体，这两种烃的一氯代物均有2种结构。C5H12有3种同分异构体，它们的一氯代物分别有3种、4种和1种。据此可想象，如果再增加一个CH2原子团，就不会存在一氯代物只有一种的C6H14。
4．A 解析：C3H6Cl2中的6个H应为2种不同类型的H，因此用一个Cl原子取代即可形成2种同分异构体，即CH2ClCH2CH2Cl。
5．C 解析：C5H11Cl属于氯代烃，若主链有5个碳原子，则氯原子有3种位置，即1-氯戊烷、2-氯戊烷和3-氯戊烷；若主链有4个碳原子，此时甲基只能在2号碳原子上，而氯原子有4种位置，分别为2-甲基-1-氯丁烷、2-甲基-2-氯丁烷、3-甲基-2-氯丁烷和3-甲基-1-氯丁烷；若主链有3个碳原子，此时该烷烃有4个相同的甲基，因此氯原子只能有一种位置，即2,3-二甲基-1-丙烷。综上所述分子式为C5H11Cl的同分异构体共有8种。 6．A 解析：根据题目中给出的烃的分子式，可以发现碳原子数是依次递增的，而氢原子每两组是以差值为4的等差数列递增的规律，从而推出空格处分子式应为C5H12，其同分异构体有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种结构，分别为CH3(CH2)3CH3、CH3CHCH3CH2CH3、C(CH3)4。本题考查学生发现规律的能力，同时也考查碳链异构，写出碳链异构是书写同分异构体的重要基础之一，一般掌握7个碳原子的碳链异构就可以了。
7．B 解析：由图示可知二者的分子式均为C4H10，但结构不同，故互为同分异构体。而同系物的分子式必然不同，同位素的研究对象是核素，同素异形体的研究对象为单质。 8．(1)①CH3CHCH3CHC2H5CHCH3CH2—CH2—CH3 ②CH3—CH2CHCH3CHCH3CC2H5C2H5CH2—CH2—CH3 (2)2,4-二甲基庚烷
9．(1)C5H12 (2)C99H200 (3)C14H30 (4)C7H16 解析：(1)由阿伏加德罗定律可知故M(烷烃A)＝72，
又由烷烃的通式CnH2n＋2，可求得n＝5， 故A为C5H12。
(2)由烷烃通式CnH2n＋2，可得2n＋2＝200，即n＝99，故B为C99H200。 (3)由烷烃的燃烧通式
3n＋1点燃
CnH2n＋2(g)＋O2――→nCO2＋(n＋1)H2O(g)
2
MA36
＝，
MH21
3
1 L (n＋1) L 1 L 15 L
故n＝14，也就是说烷烃D为C14H30。
(4)由烷烃通式CnH2n＋2可知，其中含有C—H键2n＋2个，C—C键(n－1)个。故CnH2n＋2
所含共价键总数为3n＋1，所以有3n＋1＝22，即n＝7。该烷烃的分子式为C7H16。 10．(1)d e c b (2)B (3)C (4)－890.4 kJ CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.4 kJ/mol
解析：(1)(2)从题目所给实验装置看：应用甲装置产生甲烷考虑到CH4中混有CO2、H2S等酸性杂质气体，可先用碱液除杂，然后排水、量水，利用量筒中水的体积计算CH4的体积，由此计算出CH4的体积分数。
(3)要验证CH4中混有H2S气体，选取的试剂与CH4不反应，但能和H2S反应，并有明显的实验现象，故选CuSO4溶液。
39.75 kJ
(4)1 mol CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量为：＝890.4 kJ，所以甲烷燃
122.4
烧的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.4 kJ/mol。
11．(1)干燥混合气体 (2)大于或等于4 (3)吸收过量的氯气 (4)CD (5)分液 AB 解析：(1)由于生成的Cl2中有挥发的H2O，故浓H2SO4的另一作用是吸水干燥Cl2。 光光光
(2)由CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl；CH4＋2Cl2――→CH2Cl2＋2HCl；CH4＋3Cl2――→CHCl3＋
光
3HCl；CH4＋4Cl2――→CCl4＋4HCl。所以V(Cl2)/V(CH4)≥4时生成氯化氢最多，故x≥4。 (3)过量的氯气进入D装置，发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，所以D装置可以吸收过量的Cl2。
(4)E为防倒吸装置，烧杯中含H2O，可吸收HCl。
(5)盐酸与有机物不互溶，故可用分液法，尾气为气体，故尾气成分是多余的CH4和产物CH3Cl。
4
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