2020高中化学 每日一题之快乐暑假 第09天 甲烷的分子结构（含解析）新人教版

2020高中化学 每日一题之快乐暑假 第09天 甲烷的分子结构（含解析）新人教版

第09天 甲烷的分子结构 高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★☆☆☆‎ 光照条件下，下列各组混合物中几乎没有发生反应的是 A．甲烷和溴蒸气 B．氢气和氯气 C．甲烷和氧气 D．甲烷和氯气 ‎【参考答案】C ‎【试题解析】甲烷与氧气反应的条件是点燃。‎ ‎（1）组成与结构 名称 分子式 电子式 结构式 分子模型 甲烷 CH4‎ ‎（2）空间结构 ‎①分子结构示意图 ‎②结构特点及空间构型 具有正四面体结构，其中，4个C—H键的长度和强度相同，夹角相等；碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于4个顶点。‎ 甲烷分子中4个C—H键相同，在空间可能有两种对称分布即正四面体结构和平面正方形结构。假设甲烷是平面正方形结构，则CH2Cl2分子中的5个原子必在同一平面上，应有两种结构：、。若CH2Cl2有两种结构，则必然有熔、沸点等物理性质不同的两种物质，而科学研究发现，CH2Cl2只有一种熔、沸点。故甲烷为正四面体结构。‎ 5‎ ‎1．下列叙述错误的是 A．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂不发生反应 B．光照条件下，甲烷能与氯气发生取代反应 C．甲烷的氯代物CHCl3、CCl4都难溶于水 D．甲烷在光照条件下能与氧气发生反应 ‎2．煤矿发生瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列叙述中错误的是 A．点燃甲烷不必事先进行验纯 B．甲烷燃烧放出大量的热，所以甲烷是一种很好的气体燃料 C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生 D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸 ‎3．如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是 A．Ⅰ将各原子看成了质点，为立体结构示意图 B．Ⅱ为电子式，表示甲烷分子中有8个电子 C．Ⅲ为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键 D．Ⅳ为比例模型，能表示出甲烷的空间构型及各原子的相对大小 ‎4．某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况，设计了几个实验，请填写下列空白:‎ 5‎ ‎【实验一】‎ 用如图所示装置，收集一试管甲烷和氯气的混合气体， 光照后观察到量筒内形成一段水柱，认为有氯化氢生成。‎ ‎（1）该反应的反应类型为　　　　　　　，反应的化学方程式为　　　　　　　　　　(只写第一步)。‎ ‎（2）水槽中盛放的液体应为　　　　　　　(填序号)。‎ A．水 B．饱和石灰水 C．饱和食盐水 D．饱和NaHCO3溶液 ‎【实验二】‎ 收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照反应后，滴加AgNO3溶液，看到有白色沉淀生成，认为有氯化氢生成。‎ ‎（3）该实验设计的错误之处是　 。‎ ‎【实验三】‎ 步骤一:收集半试管氯气，加入10 mL 蒸馏水，充分振荡，用仪器测得溶液的pH=3.26。‎ 步骤二:收集一试管甲烷和氯气的混合气体(各占50%)，在40 W的日光灯下光照6 min后，加入10 mL 蒸馏水，充分振荡，用仪器测得pH=1.00。‎ ‎（4）判断该反应中有氯化氢生成的依据是　 。‎ 步骤三:用5支试管充满甲烷和氯气的混合气体(各占50%)，分别放在40 W的日光灯下光照不同时间后，加入10 mL 蒸馏水，充分振荡，测得pH如下表:‎ 编号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 光照时间 ‎2 min ‎4 min ‎6 min ‎8 min ‎10 min 反应后pH ‎1.86‎ ‎1.62‎ ‎1.00‎ ‎1.00‎ ‎1.00‎ ‎（5）该实验可得到结论:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ 步骤四:探究不同光照条件对甲烷与氯气反应的影响。‎ ‎（6）试设计一个可行的实验方案:_________________________________________________________。‎ ‎1．【答案】D 5‎ ‎ 2．【答案】A ‎【解析】如果甲烷中混有空气，点燃时可能会发生爆炸，因此点燃之前必须验纯。‎ ‎3．【答案】B ‎【解析】Ⅱ表示电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有10个电子。‎ ‎4．【答案】（1）取代反应　CH4+Cl2CH3Cl+HCl ‎（2）C ‎（3）氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀，从而无法确定反应中有氯化氢生成 ‎（4）步骤二测得的pH的具体值比步骤一的低 ‎（5）相同条件下，一定时间内，光照时间越长，甲烷与氯气反应的越充分，生成的HCl越多(其他合理答案也可)‎ ‎（6）用5支试管充满甲烷和氯气的混合气体(各占50%)，分别放在不同功率的日光灯下照射相同时间后，加入10 mL 蒸馏水，充分振荡，测pH ‎【解析】（1）CH4在光照下与Cl2发生取代反应生成CH3Cl等，第一步反应方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl。‎ ‎（2）由于量筒中的Cl2能与水、饱和石灰水、饱和NaHCO3溶液反应，所以水槽中盛放的液体应为饱和食盐水。‎ ‎（3）该实验的目的是通过AgNO3溶液来验证HCl的生成，但由于Cl2溶解在水中时也会产生Cl-，从而无法确定生成的白色AgCl沉淀是否是由于生成HCl引起的，所以该实验设计存在错误。‎ ‎（4）步骤一、二中氯气体积相同，氯气溶于水中生成HCl、HClO，HClO是弱酸，且Cl2与H2O不能完全反应，所以步骤一测定出的pH=3.26。步骤二中测定出溶液的pH=1.00<3.26，说明步骤二中产生的酸的浓度更大，即步骤二中CH4与Cl2发生了取代反应而生成了HCl。‎ ‎（5）从表中数据可以看出，随着时间的推移，反应后所得溶液的pH逐渐变小，说明甲烷与氯气反应的光照时间越长，甲烷取代反应的转化率越高。从表中数据还可看出，6 min、8 min、10 min时所得溶液pH相同，说明6 min后CH4与Cl2反应发生完全。‎ ‎（6）类比步骤三的方法，步骤三是时间为变量，步骤四用光照强度为变量，从而可设计出相应的方案。‎ 5‎ ‎ 你正走在学霸的路上！‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________________‎ 5‎