3.1.1《甲烷的性质》同步精练精析（人教版化学必修2）
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3.1.1 甲烷的性质
【典例导悟】
【典例1】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.甲烷的四个碳氢键的键长相等
D.甲烷的四个碳氢键的夹角相等
【规范解答】选B。甲烷的结构式为 ，其分子空
间构型可能有两种：①为平面正方形结构，②为空间正四
面体结构，无论是①还是②的空间构型，A、C、D都是成立的，或者说A、C、D成立并不能证明甲烷分子空间构型是①还是②，若是构型①，则二氯甲烷有两种结构；若是构型②，则二氯甲烷只有一种结构。
【规律方法】有机物分子中，碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合，该碳原子形成的分子结构就是四面体结构，若这四个原子或原子团相同，则该碳原子所形成的分子结构就是正四面体结构。
【变式训练】下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况（ ）
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
【解析】选D。这几种形式都可表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象的表达出H、C的位置及所占比例。电子式只反映原子的最外层电子的成键情况，故答案为D。
【典例2】如图所示，U形管的左端被
水和胶塞封闭有甲烷和氯气（体积比
为1∶4）的混合气体，假定氯气在水
中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷
和氯气的混合气体的装置放置在有光
亮的地方，让混合气体缓慢地反应一
段时间。
（1）假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式 ：___________。
（2）若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为_________ 。
A.CH3Cl HCl
B.CCl4 HCl
C.CH3Cl CH2Cl2
D.CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
（3）经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是_______ 。
A.升高 B.降低 C .不变 D.无法确定
（4）若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察____ 。
（5）右端玻璃管的作用是_________ 。
【思路点拨】解答该题需注意以下三点：
（1）甲烷的取代反应是一种连锁反应，第一步反应一旦开始后续反应立即进行。
（2）产物HCl易溶于水，会引起压强变小。
（3）硅酸是难溶性弱酸。【自主解答】（1）因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四
个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，
CH4+4Cl2 CCl4+4HCl。
（2）甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。
（3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，U形管右侧液面下降，左侧液面上升。
(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应
2HCl+Na2SiO3====H2SiO3↓+2NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。
光照
(5)为了平衡气压，在U形管右侧插有一个玻璃管。
答案：（1）CH4+4Cl2 CCl4+4HCl
（2）D （3）B
(4）有白色胶状沉淀生成
（5）平衡气压
光照
【变式训练】将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是（ ）
A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl
【解析】选D。甲烷与氯气发生取代反应时，每取代1 mol氢原子都生成1 mol HCl，所以生成物中物质的量最多的为HCl。
【学业
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