甲烷的性质

状况下的体积为2.8 L，其质量为2 g，该烃中氢元素的质量分数为25%，则该烃的分子式 为______，电子式为______ ，结构式为______ ，其空间构型为______ 。 (2)如图立方体中心的“ ”表示甲烷分子中的碳原 子，请在立方体的顶点用“ ”表示出与之紧邻的4个氢 原子的位置。 【解析】(1)该烃的物质的量为: n=2.8 L/22.4 L?mol-1=0.125 mol，该烃的摩尔质量 M=2 g/0.125 mol=16 g?mol-1;1 mol该烃中含氢原子的物质的量为:n(H)=16 g×25%/1 g?mol-1=4 mol;1 mol该烃中含碳原子的物质的量为: n(C)=16 g×(1-25%)/12 g?mol-1=1 mol，所以分子式为CH。(2)CH分子是以碳原44子为中心的正四面体结构，在立方体中互不相邻的四个顶点即构成正四面体结构。 10.生态农业涉及农家废料的综合利用，某种肥料经发酵得到一种含甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 L(标准状况)该气体通过盛有足量红 热CuO粉末的硬质玻璃管，发生的反应为: CH+4CuOCO+2HO+4Cu。当甲烷完全反应后，硬质 玻璃管的质量减轻422 4.8 g。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水，充分吸收，生成沉淀8.5 g。 (1)原混合气体中甲烷的物质的量是______________ (2)原混合气体中氮气的体积分数为多少?(写出计算过程) ? 【解析】用差量法计算混合气体中甲烷的物质的量:固体质量减少的量等于氧化铜失去氧元素的量， Δn(O)=4.8 g/16 g?mol-1=0.3 mol， CH+4CuOCO+2HO+4Cu Δn(O) 422 1 mol 1 mol 4 mol 0.075 mol 0.075 mol 0.3 mol 与氧化铜完全反应后气体中二氧化碳总物质的量: n(CO)=n(CaCO)=8.5 g/100 g?mol-1=0.085 mol，原气体中二氧化碳的量: 23 n(CO)=0.085 mol-0.075 mol=0.01 mol，原气体总物质的量: 2 n(CO,N,CH)=2.016 L/22.4 L?mol-1=0.09 mol, 224 其中氮气的物质的量:n(N)=0.09 mol-0.01 mol 2 -0.075 mol=0.005 mol, 原气体中氮气的体积分数:(0.005 mol×22.4 L/mol)/ (0.09 mol×22.4 L/mol)×100%=5.56%。答案:(1)0.075 mol (2).56%(计算过程见解析) 5 【素能综合检测】 一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分) 1.下列气体中不含甲烷的是( ) A.天然气 B.水煤气 C.油田气 D.沼气 【解析】选B。甲烷是天然气、油田气和沼气的主要成分，而水煤气的主要成分是CO和H。 2 2.下列叙述错误的是( ) A.通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应 B.甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化 C.甲烷跟氯气反应无论生成CHCl、CHCl、CHCl还是CCl，都属于取代反应 32234D.甲烷的四种取代物都难溶于水【解析】选B。CH的性质比较稳定，通常情况下，不与强4酸、强碱、强氧化剂反应，而不是不能被任何氧化剂氧化，A正确，B错误;CH在光照条件4 下与Cl发生取代反应，生成4种有机产物，它们是CHCl、CHCl、CHCl和CCl，且均难溶32342 于水，故C、D均正确。 3.(2010?宣城同步检测)已知一种 有机物的分子式为CH，分子结构如 44 图所示，若将该有机物与适量的氯气 混合光照，则生成的卤代烃的种类共 有( ) A.2种 B.4种 C.5种 D.6种 【解析】选B。据CH分子结构可知分子中4个碳原子形成正四面体结构，所以分子完全对44 称，因此CHCl、CHCl、CHCl、CCl分子均只有一种结构，故生成的卤代烃一共有4种。 434224344 4.将标准状况下的11.2 L甲烷和22.4 L氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为( ) A.11.2 L B.22.4 L C.33.6 L D.44.8 L 【解析】选A。CH+2O CO+2HO，因此11.2 L甲烷与22.4 L氧气恰好完全反应生成11.2 4222 L的CO气体，故选A。 2 点燃 5.在标准状况下，22.4 L CH与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机4 取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为( ) A.0.5 mol B.2 mol C.2.5 mol D.4 mol 【解析】选C。1 mol CH与氯气发生取代反应，生成CHCl、CHCl、CHCl、CCl各0.25 mol，432234该四种取代物中n(Cl)=0.25 mol×(1+2+3+4)=2.5 mol,根据取代反应特点，1/2的氯原子进入氯化氢，所以n(HCl)=2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol+2.5 mol=5 mol,参加反应的氯气为n(Cl)=2.5 mol。 2 二、非选择题(本题包括3小题，共30分) 6.(7分)如图,某气体X可能由H、CO、CH中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧24 后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题: (1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是___________。 (2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是____________。 (3)若A，B两个洗气瓶的质量都增加，试推测X可能有几种组合，填写下表。(有多少种写多少种，不必填满) 【解析】H、CO、CH燃烧的产物分别是HO(g)、 242 CO(g)、CO(g)和HO(g)。HO(g)可被浓HSO吸收，CO可被澄清石灰水吸收。根据2222242洗气瓶质量的变化，可判定生成的产物答案:(1)H (2)CO 2 (3)?CH ?CH与H ?CH与CO 4424 ?H与CO ?CH、H和CO 242 7.(9分)(2010?三明高一检测)CH和O(过量)混合气体840 mL(标准状况下)，经42 电火花点燃充分反应，将反应后的气体(120 ?)通过足量碱石灰(充分吸收CO和HO)，22碱石灰增重0.60 g。 (1)原混合气体中CH的物质的量为_______。 4 (2)通过足量碱石灰后剩余气体的体积为_______ (标准状况下)。 (3)打火机中的燃料是丁烷(CH0)，写出丁烷完全燃烧的化学方程式: _______ 。 41 【解析】设原混合气体中CH的物质的量为x，则有 4 CH+2OCO+2HO 4222 X 2x x 2x 所以44 g/mol?x+18 g/mol?2x=0.60 g 解得x=0.007 5 mol,因此原混合气体中CH与O的总物质的量为0.007 5 mol×3=0.022 5 mol,42 即504 mL，所以剩余气体的体积为840 mL-504 mL=336 mL。丁烷分子式为CH0，完全燃烧41产物为CO和HO，据原子守恒配平即得化学方程式。 22 答案:(1)0.007 5 mol (2)36 mL 3 (3)CH0+13O8CO+10HO 241222 ,实验?探究, 8.(14分)如图是某同学利用日常用品注射器设计简易实验装置。甲管中注入10 mL CH,4 同温同压下乙管中注入 50 mL Cl，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，针管用日2 光照射一段时间。 (1)下列是某同学预测的实验现象: ?气体最终变为无色;?实验过程中，甲管活塞向内移动; ?甲管内壁有油珠;?产生火 花。其中正确的是_____ 。 (2)甲管中发生的化学反应类型为_____ 。 (3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是___。 A.水 B.氢氧化钠溶液 C.硝酸银溶液 D.饱和食盐水 (4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO溶液的小试管中会观察到_____ ，若3 再向其中滴入几滴石蕊试液，又观察到_____ 。 【解析】在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应: CH+ClCHCl+HCl，CHCl+ClCHCl+HCl， 4233222 CHCl+ClCHCl+HCl，CHCl+ClCCl+HCl。 2223324 (1)理论上，甲烷与氯气体积比为1?4时二者恰好完全反应,而该针管里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。该反应进行缓慢，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，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。(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AgNO反应生成AgCl白色沉淀，同时因CHCl、CHCl、CCl难溶于水32234而看到液体分为两层，若加入几滴石蕊，溶液会变红。 答案:(1)?? (2)取代反应 (3)B (4)液体分为两层，产生白色沉淀 溶液变红色