3.1.1 课时作业
踩点训练
1．2013年8月31日，第十二届全运会在辽宁举行，此次火炬的燃料采用优质的天然气，天然气的主要成分是甲烷。下列关于甲烷的说法正确的是( )
A．实验室可以用排水法收集甲烷 B．只有纯净甲烷在空气中安静燃烧 C．甲烷与氯水发生取代反应
D．甲烷在空气中燃烧只生成二氧化碳和水
【解析】 甲烷难溶于水，可以用排水法收集，A项正确；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，甲烷就能安静燃烧，B项错误；甲烷与卤素单质发生取代反应的条件是光照，甲烷不能与氯水反应，C项错误；在氧气不足条件下，甲烷燃烧会生成一氧化碳和水，D项错误。
【答案】 A
2．有机物中的烃是________的化合物( ) A．含有碳元素
B．含有碳元素和氢元素 C．仅含有碳元素和氢元素 D．燃烧后生成二氧化碳和水
【解析】 仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃，烃燃烧后生成CO2 和H2O，但烃的含氧衍生物(CxHyOx)燃烧也生成CO2和H2O，故只有C正确。
【答案】 C
3．为验证甲烷分子中含有碳氢两种元素，可将其燃烧产物通过①浓硫酸；②澄清石灰水；③无水硫酸铜。正确的顺序是( )
A．①②③ B．②③ C．②③① D．③②
【解析】 要证明CH4中含有碳、氢两种元素，可通过证明CO2和H2O的存在来证明，可选择②和③，但应注意检验的先后顺序，即先证明水后证明CO2。
【答案】 D
4．关于取代反应和置换反应的下列说法中，正确的是( ) A．取代反应和置换反应中一定都有单质生成 B．取代反应和置换反应一定都属于氧化还原反应
C．取代反应大多是可逆的，反应速率慢，而置换反应一般是单向进行的，反应速率快 D．取代反应和置换反应的产物都是唯一的，不会有多种产物并存的现象 【解析】 取代反应的生成物中不一定有单质；取代反应中替换的原子或原子团的电性相同时应属非氧化还原反应，电性相反时应属氧化还原反应；取代反应是逐步进行的，因而生成物中可能会存在多种取代产物并存的现象。
【答案】 C
5．下列叙述正确的是( )
A．分子式相同的物质一定是同种物质 B．通式相同的不同物质一定是同系物
C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体
D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
【解析】 分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通式相同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；相对分子质量相同，分子式不一定相同，如NO和C2H6等，因此不一定是同分异构体。故C正确，D错误。
【答案】 C
6．下列反应属于取代反应的是( )
高温
A．CH4――→C＋2H2 B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2
点燃
C．CH4＋2O2――→CO2＋2H2O
光
D．C2H6＋Cl2――→C2H5Cl＋HCl
【解析】 A为分解反应，B为置换反应，C为氧化反应，都不为取代反应；D属于取代反应。
【答案】 D
7．在光照条件下，将1 mol CH4与1 mol Cl2混合充分反应后，得到的产物是( ) A．CH3Cl HCl B．CCl4 HCl C．CH3Cl CH2Cl
D．CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
【解析】 CH4与Cl2的取代反应体系中，各步的取代同时发生，因此得到的产物是含多种成分的混合物。
【答案】 D
8．下列事实中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．CH3Cl只代表一种物质 B．CH2Cl2只代表一种物质 C．CHCl3只代表一种物质 D．CCl4只代表一种物质
【解析】 CH4分子中有四个等同的C—H键，在空间可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构，如图：
对于甲烷的正四面体的立体结构，因为其四个顶点的位置完全相同，所以它的一氯代物(CH3Cl)、二氯代物(CH2Cl2)、三氯代物(CHCl3)、四氯代物(CCl4)都只有一种。四个C—H键完全相同。而如果甲烷是正方形结构，虽然四个C—H键也都相同，但四个顶点的H原子的位置关系却不同，可能相邻，也可能是对角关系，所以虽然CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一种，但CH2Cl2却有两种，一种是两个Cl原子相邻，另一种是两个Cl原子处于对角关系。由这一点可以判断，CH4应为正四面体的立体结构，而不是正方形的平面结构。
【答案】 B
9．如图是几种烷烃的球棍模型，试回答下列问题：
(1)A的分子式为________，C的名称为________。 (2)写出C的同分异构体的结构简式________。
(3)B是2012年伦敦奥运会火炬燃料的主要成分，若1 mol B气体完全燃烧，生成CO2
气体和液态水，放出2 217.8 kJ热量，则其燃烧的热化学方程式为________。
【解析】 `本题考查了学生将图形信息转化为文字信息并且进行迁移的能力，实际上考查了烷烃的结构特点、分子式的书写、命名、同分异构体的书写以及热化学方程式的书写等基础知识。在书写热化学方程式时，要特别注意标明反应物和生成物的聚集状态，并且标明能量变化。
【答案】 (1)C2H6 丁烷
(2)
(3)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 217.8 kJ/mol
巩固提升
1．小明同学欲验证某有机物属于烃，他应完成的实验内容是( ) A．只要测定该有机物中的C、H个数比
B．只要证明该有机物完全燃烧后的产物只有H2O和CO2
C．只要测定该有机物完全燃烧后的产物中H2O与CO2的质量之比 D．测定该有机物的质量及完全燃烧后生成的CO2和H2O的质量
【解析】 有机物属于烃必须只含碳、氢两种元素。A、B、C三个选项中都不能排除是否含氧元素；D中通过燃烧后二氧化碳和水的质量可以求得有机物中碳、氢元素的质量，然后看它们的总质量和有机物的质量是否相等，判断其是否只含碳、氢元素。故选D。
【答案】 D
2．光照对下列反应几乎无影响的是( ) A．氢气与氯气 B．甲烷与氯气 C．甲烷与氧气 D．次氯酸分解
【解析】 CH4与O2反应需点燃；H2与Cl2反应可光照，也可点燃；CH4与Cl2光照发
光照
生取代反应；2HClO=====2HCl＋O2↑。
【答案】 C
3．1 mol CH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后测得四种取代产物的物质的量相等，则消耗的Cl2为( )
A．0.5 mol B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol
【解析】 因为CH4与Cl2发生取代反应生成的四种取代物中的碳原子均来自于CH4，由碳原子守恒可知，其生成的氯代物共有1 mol，每一种氯代物均为0.25 mol，由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自Cl2，由CH4与Cl2反应的方程式知共消耗Cl2：0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol。
【答案】 C
4．某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题：
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是________；若用日光直射，可能会引起____________________________。
(2)实验中可观察的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，__________________，________________________等。
(3)实验中生成的油状液滴中的氯仿可作局部麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体——光气，反应的化学方程式为2CHCl3＋O2―→2COCl2＋2HCl，上述反应________(填选项符号，下同)。
①属于取代反应 ②不属于取代反应
【解析】 CH4和Cl2光照反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质，随着反应的进行，Cl2不断被消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色液体，且Cl2易溶于有机溶剂，故量筒内壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水，量筒内的压强减小，量筒内液面上升。
【答案】 (1)光照(或光亮处) 爆炸 (2)量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升
(3)②
5．写出下列各烷烃的分子式。
(1)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍________。 (2)烷烃B的分子中含有200个氢原子________。
(3)1 L烷烃C的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15 L的水蒸气________。 (4)分子中含有22个共价键的烷烃D为________。
(5)0.1 mol烷烃E完全燃烧，消耗标准状况下的O2 11.2 L________。 (6)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃F为________。
【解析】 (1)M＝2 g/mol×43＝86 g/mol，所以14n＋2＝86，n＝6，即该烷烃的分子式为C6H14。
(2)由CnH2n＋2得2n＋2＝200，n＝99，该烷烃的分子式为C99H200。 (3)由1 L烷烃完全燃烧产生同条件下的15 L水蒸气可知，其分子中应含有30个氢原子，则其分子式为C14H30。
(4)由CnH2n＋2可知：其中含有(2n＋2)个C—H键，(n－1)个C—C键，所以(2n＋2)＋(n－1)＝22，即n＝7，所以该烷烃的分子式为C7H16。
11.2 L
(5)0.1 mol烷烃完全燃烧消耗O2为＝0.5 mol。
22.4 L/mol
3n＋1所以＝5，n＝3，即E为C3H8。
2
(6)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃应为CH3CH2CH2CH3，分子式为C4H10。 【答案】 (1)C6H14 (2)C99H200 (3)C14H30 (4)C7H16 (5)C3H8 (6)C4H10 6．北京时间2012年5月10日消息，美国宇航局地球观测站今日公布了一张卫星照片，展示了北冰洋冰盖上的裂口，海水表层中的甲烷从这些裂口释放到空气中。
－
(1)已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g·L1，含碳75%，含氢25%。利用这些数据怎样确定甲烷中碳、氢元素的质量比、原子个数比和分子式？
(2)点燃甲烷气体，观察燃烧现象，并检验燃烧产物。 甲烷燃烧实验
(3)用一只集气瓶作反应容器，用排饱和食盐水法在集气瓶中先后充入4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体，用灯光照射瓶中的混合气体。观察实验现象，写出反应的化学方程式。
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－
【答案】 (1)甲烷的摩尔质量为0.717 g·L×22.4 L·mol1＝16 g·mol1，甲烷分子中C、
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H元素的质量比为75%?：25%＝3?：1，C、H原子数之比为?：＝1?：4，所以甲烷
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的分子式是CH4。
(2)
－1
(3)实验现象：试管内气体黄绿色变浅，且液面上升；瓶壁上有油状液体附着。反应方
光光
程式：CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl CH3Cl＋Cl2――→CH2Cl2＋HCl
光光
CH2Cl2＋Cl2――→CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2――→CCl4＋HCl