5．甲烷和氢气的混合气体V L，完全燃烧需要的氧气的体积也是V L(相同状况)，则原混合气体中甲烷和氢气的体积比为( )
A．1∶1 C．2∶1
B．1∶2 D．3∶1
解析：选B 设混合气体中CH4为x L，氢气为y L， 依据以下反应：CH4＋2O2――→CO2＋2H2O 2H2＋O2=====2H2O x＋y＝V??则? 1
2x＋y＝V?2?
21解得：y＝V，x＝V；
3312
x∶y＝V∶V＝1∶2。
33
6．在一定的温度、压强下，向100 mL CH4和Ar的混合气体中通入400 mL O2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460 mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为( )
A．1∶4 C．1∶2
B．1∶3 D．1∶1
点燃
点燃
解析：选A Ar是稀有气体，不参与反应，反应前后气体的体积变化由CH4燃烧生成的水引起。反应前后气体的体积变化为100 mL＋400 mL－460 mL＝40 mL。
设混合气体中CH4的体积为x。 CH4＋2O2――→CO2＋2H2O ΔV减小 1 mL 2 mL 1 mL 2 mL x 40 mL x＝20 mL
Ar的体积为100 mL－20 mL＝80 mL，CH4与Ar的体积之比为1∶4，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，即n(CH4)∶n(Ar)＝1∶4。
7．1.6 mol CH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后测得4种氯代物的物质的量依次增大0.2 mol，则参加反应的Cl2为( )
A．5 mol C．2.5 mol
B．2 mol D．4 mol
点燃
解析：选A 1.6 mol CH4与Cl2发生反应，反应后4种氯代物的物质的量依次增大0.2 mol，设CH3Cl的物质的量是x mol，则CH2Cl2的物质的量是(x＋0.2) mol，CHCl3的物质
的量为(x＋0.4) mol，CCl4的物质的量为(x＋0.6) mol，根据碳原子守恒可得1.6＝x＋x＋0.2＋x＋0.4＋x＋0.6，解得x＝0.1 mol，根据取代反应的特点，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4消耗氯气的物质的量分别是0.1 mol、0.3 mol×2＝0.6 mol、0.5 mol×3＝1.5 mol、0.7 mol×4＝2.8 mol，共消耗氯气的物质的量是0.1＋0.6＋1.5＋2.8＝5.0 mol。
8．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图。
根据要求填空：
(1)写出CH4与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式：
________________________________________________________________________。 (2)B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；③________________________________________________________________________。
(3)D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是________________________________________________________________________。
(4)E装置中除了有盐酸生成外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为______________。
(5)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是________(填编号)。 A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E．CCl4
解析：(1)CH4与Cl2反应生成的一氯代物为CH3Cl，则化学方程式为CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl。
(2)B装置盛有浓硫酸，具有吸水性，所以B装置的第③种作用为干燥甲烷和氯气。 (3)Cl2与CH4反应可能有部分Cl2剩余，Cl2能与KI反应生成I2和KCl，所以D装置中石棉上吸附着的KI饱和溶液及KI粉末的作用是除去未反应的Cl2。
(4)CH4与Cl2反应生成的CH3Cl和HCl是气体，HCl易溶于水而CH3Cl难溶于水，液体分层，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液。
(5)反应物CH4可能有剩余，生成物CH3Cl为气体，尾气的主要成分是CH4和CH3Cl。 答案：(1)CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl (2)干燥甲烷和氯气 (3)除去未反应的Cl2 (4)分液 (5)AB
光
光
9．如下图是某同学利用日常用品注射器设计简易实验装置。甲中注入10 mL CH4，同温同压下乙中注入50 mL Cl2，将乙中气体推入甲中，用漫散光照射一段时间，气体在甲中反应。
(1)下列是某同学预测的实验现象：
①气体最终变为红色；②实验过程中，甲中活塞向内移动；③甲中内壁有油珠；④产生火花。
其中正确的是________。
(2)甲管中发生反应的反应类型为________。
(3)反应后，甲中剩余气体能用下列试剂吸收的是________________________。 A．水 C．硝酸银溶液
B．氢氧化钠溶液 D．饱和食盐水
(4)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到________________________________________________________________________。
若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到_________________________________。 解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2――→CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2――→CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2――→CCl4＋HCl。
(1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为5∶1>4∶1，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。反应过程中不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲中活塞向内移动。
(2)甲烷和氯气发生的是取代反应。
(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。
(4)生成的HCl会与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。
答案：(1)②③ (2)取代反应 (3)B (4)液体分为两层，产生白色沉淀 溶液先变红后褪色
光
光
光
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