3.1.1 天然气的利用 甲烷(苏教版必修2)
【典例导悟】
【典例1】如图所 示,集气瓶内充满
甲烷和氯气的混合气体,置于光亮
处,让混合气体缓慢地反应一段时
间。
(1)写出甲烷发生一氯取代反应的化学方程式________
_________________________________________。
(2)光照后将滴管内的 水挤入集气瓶中将会看到什么现象?请解释产生有关现象的原因_____________________________________________________________。
【思路点拨】解答本题应注意以下两点:
(1)CH4与Cl2取代后的产物中HCl最多。
(2)HCl极易溶于水。
【自主解答】(1)甲烷和氯气发生一氯取代形成一氯甲烷,其反应的化学方程式为:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl。
(2)甲烷和氯气发生反应后生成HCl,HCl极易溶于水,故将滴管内的水挤入集气瓶后,使集气瓶内气体压强减小,在外界大气压的作用下,烧杯内的水会流入集气瓶中。
答案:(1)CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
(2)烧杯内的水会流入集气瓶中。因为甲烷和氯气发生反应后生成HCl,HCl极易溶于水,将滴管内的水挤入集气瓶后,使集气瓶内气体压强减小,在外界大气压的作用下,烧杯内的水会流入集气瓶中
【互动探究】若将烧杯内的水改为AgNO3溶液,将会有什么实验现象?
提示:AgNO3溶液会流入集气瓶中,并且会产生白色沉淀。AgNO3+HCl====AgCl↓+HNO3。
【典例2】有下列各组微粒或物质,请按要求填空:
A.O2和O3
B.12C和13C
E.甲烷和庚烷
(1)______(填字母代号,下同)互为同位素。
(2)______ 互为同素异形体。
(3)______ 属同系物。
(4)______ 互为同分异构体。
(5)______ 是同一物质。
【规范解答】(1)12C和13C是质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子,互为同位素。
(2)O2和O3是由氧元素形成的性质不同的单质,互为同素异形体。
(3)甲烷和庚烷都属于烷烃,结构相似,在组成上相差6个“CH2”原子团,互为同系物。
答案:(1)B (2)A (3)E (4)C (5)D
【变式训练】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属于同系物
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】选C。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。
【学业达标训练】
1.下列有关化石燃料的说法正确的是( )
A.石油属于可再生矿物能源
B.石油主要含有碳、氢两种元素
C.煤的主要成分是碳
D.石油有固定的沸点
【解析】选B。化石燃料都是不可再生的,A错误。石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,无固定沸点,故B正确,D错误。煤是由有机物和无 机物组成的复杂混合物,C错误。
【解析】选D。A为分解反应,B为置换反应,C为CH4的
燃烧反应,都不为取代反应;D属于取代反应。
3.(2010•湛江高一检测)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 CH2Cl2
D.CH3Cl C H2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
【解析】选D。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。
4.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】选B。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