《甲烷》典型题解1Word格式文档下载.docx
- 文档编号:21989278
- 上传时间:2023-02-02
- 格式:DOCX
- 页数:116
- 大小:1MB
《甲烷》典型题解1Word格式文档下载.docx
《《甲烷》典型题解1Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《甲烷》典型题解1Word格式文档下载.docx(116页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
此题主要考查根据洗气瓶中质量的变化,确定原气体X的成分。
2H2+O22H2O,2CO+O22CO2,CH4+2O2CO2+2H2O
由浓H2SO4吸收水,石灰水吸收CO2得:
(1)若A瓶质量增加,B瓶质量不变,说明气体X燃烧只生成水,故X为H2。
(2)若A瓶质量不变,B瓶质量增加,说明气体X燃烧只有CO2生成,故X为CO。
(3)若A、B两瓶质量增加,说明气体X燃烧产物既有H2O又有CO2,故X气体为不确定成分。
它可以是CH4或下列组合:
H2、CO;
H2、CH4;
CO、CH4;
H2、CO、CH4。
见解析
第(3)小题可作如下延伸:
若全部为CH4,A、B两个洗气瓶的质量增加的比值为9︰11。
①当A、B两个洗气瓶的质量增加的比值为9︰11时,气体X可能是CH4,也可能是H2和CO按体积比为2︰1的混合气体,还可能是CO、CH4;
H2的混合气体(其中H2和CO按体积比为2︰1);
②当A、B两个洗气瓶的质量增加的比值小于9︰11时,说明C元素的含量比CH4的大,则气体X中一定含有CO,即气体X为CO和CH4的混合气体;
③当A、B两个洗气瓶的质量增加的比值大于9︰11时,说明H元素的含量比CH4的大,气体X中一定含有H2,即气体X为H2和CH4的混合气体。
例4:
一定量的CH4燃烧后得到的产物是CO、CO2、H2O(g),此混合物的质量为49.6g,当其缓缓通过足量的无水CaCl2时气体质量减少25.2g,则混合气中CO的质量为
A.24.4gB.13.2gC.12.5gD.11.2g
解析:
解法一:
设产物中CO的物质的量为x,CO2的物质的量为y。
由C原子守恒可得CH4的物质的量为(x+y),又由H原子守恒可得生成H2O的物质的量为2(x+y)。
则有:
解得x=0.4mol,y=0.3mol
m(CO)=0.4mol×
28g·
mol-1=11.2g
解法二:
由H原子守恒可求得
n(CH4)=
×
2×
=0.7mol,n(CO、CO2)=n(CH4)=0.7mol,
m(CO、CO2)=49.6g-25.2g=24.4g。
混合气体的平均相对分子质量为:
=
。
可由十字交叉法求得n(CO)︰n(CO2)=4︰3。
则m(CO)=
24.4g=11.2g。
D
由解法一、解法二可看出,两种解法均使用了元素守恒法,元素守恒法是根据反应前后某元素的个数、物质的量或质量不变来进行相关计算的一种方法,守恒法是化学解题的一个重要思想,是解化学计算的一把“万能钥匙”。
方法二是用的十字交叉法,一般是已知M和N的平均值,求解M和N所占份额的常用方法;
例5:
将甲烷、氧气、过氧化钠放入密闭的容器中,在150℃条件下用电火花引发后,三种物质都恰好反应,容器内压强近似为零。
由此可知原甲烷、氧气和过氧化钠三种物质的物质的量之比为_________,反应后容器中的物质是_________________。
因反应后容器内压强为零,说明反应后生成物中无气体。
CH4+2O2
CO2+2H2O,2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2↑,将三个反应叠加消去生成物中的气体即可得:
2CH4+O2+6Na2O2=2Na2CO3+8NaOH。
2∶1∶6;
Na2CO3和NaOH
对于多个连续或者循环的反应,为了找到相关物质的量的关系,可以采用将化学方程式进行叠加的方法来解题。
叠加时主要“消去”循环过程中的“中间物”,这样就可以得到“始态”和“终态”之间的直接关系。
针对性练习
1.某无色混合气体可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl中的某几种气体组成。
在恒温恒压条件下,将此混合气体通过浓H2SO4时,总体积基本不变;
通过过量的澄清石灰水,未见变浑浊,但混合气体的总体积减小,把剩余气体导出后,在O2中能够点燃,燃烧产物不能使CuSO4粉末变色。
则原混合气体的成份是()
A.HCl和COB.HCl、H2和CO
C.CH4和NH3D.HCl、CO和CO2
A。
通入浓硫酸体积不变则无NH3,据通入过量的石灰水的的现象知无CO2、有HCl,据剩余气体燃烧后产物的性质知无H2O气,故无H2、CH4,一定有CO。
2.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而不是平面正方形结构的是
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
B。
甲烷是正四面体结构,其四个顶点的位置完全相同,故四种卤代烃各原子的连接方式和空间结构只有一种。
如甲烷是正方形结构,四个项点对中心碳原子的位置虽相同,但项点的相对位置可是相邻也可是对角。
故CH3Cl、CHCl3、CCl4的结构只有一种,而CH2Cl2则有两种:
一种是2个Cl原子处于相邻,另一种是处于对角。
3.有关简单的饱和链烃的叙述:
①都是易燃物②特征反应是取代反应③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基,正确的是()
A.①和③B.②和③C.只有①D.①和②
D解析:
相邻烷烃相差一个CH2。
4.下列说法正确的是
A.分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物互为同系物
B.互为同分异构体的有机物,它们的分子式必然相同;
而互为同系物的有机物它们的分子结构必然相似
C.烃类中如果各组成元素的质量分数相同,那么必是同一种烃
D.凡相对分子质量相同,各元素质量分数相同,而结构不同的有机物必互为同分异构体.
BD解析:
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。
具有相同的分子式,不同结构式的化合物互称为同分异构体。
故选BD。
5.进行一氯取代反应后,只能生成3种沸点不同的产物的烷烃是()
A.(CH3)2CHCH2CH2CH3B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH2)2CHCH(CH3)2D.(CU3)3CCH2CH3
5.DA有五种、B有4种、C有2种、D有3种。
6.下列有关同系物与同分异构体的说法正确的是()
A.分子量相同而结构不同的有机物互为同分异构体
B.互为同分异构体的物质同时也互为同系物
C互为同系物的物质一定不能互为同分异构体、
D.同系物具有相同的通式,具有相同通式的物质互称同系物
C解析:
本题考查了有关同系物与同分异构体的知识。
化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构的现象叫同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。
两化合物互为同分异构体的必备条件有二:
(1)两化合物的分子式应相同;
(2)两化合物的结构应不同。
对于选项A,分子量相同不一定分子式相同,所以错误。
而同系物指的是分子结构相似,在组成上相差一个或者n个CH2的一系列化合物。
7.合成氨原料可以由天然气制取。
其主要反应为:
CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)
(1)1m3(标准状况)CH4按上式完全反应,产生H2_______mol。
(2)CH4和O2的反应为:
2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g)
设CH4同时和H2O(g)及O2(g)反应。
1m3(标准状况)CH4按上述两式完全反应,产物气体的体积V(标准状况)为_______。
(3)CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高,不同富氧空气氧气含量不同)混合反应,产物气体组成如下表:
气体
CO
H2
N2
O2
体积(L)
25
60
15
2.5
计算该富氧空气中O2和N2的体积比
(1)133.9;
(2)3m3<V<4m3;
(3)2∶3
(1)由CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)得:
n(H2)=3n(CH4)=3×
=133.9mol;
(2)若只发生反应CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)则1m3CH4生成4m3气体,若只发生2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g)则生成3m3气体,而题中未给出H2O、O2的具体体积,则生成的气体体积为3m3<V<4m3;
(3)设参加反应的H2O、O2的体积分别为x、y,则:
x+2y=25L、3x+4y=60L,解得:
x=10L、y=7.5L,
8.取标准状况下CH4和过量O2的混合气体840mL,点燃,将燃烧后的气体用过量碱石灰吸收,碱石灰增重0.600g。
计算:
(1)碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况下)。
(2)原混和气体中CH4跟O2的体积比。
(1)336mL;
(2)1∶4
(1)CH4+2O2CO2+2H2O
1molCH4完全燃烧得到的CO2和H2O共80g
原混合气体中n(CH4)=
=0.0075mol
CH4的体积为0.0075mol×
22.4×
103mL·
mol-1=168mL
剩余气体的体积=840mL-168mL×
3=336mL
(2)V(CH4)∶V(CO2)=168mL∶(840mL-168mL)=1∶4
9.已知甲烷与O2的混合气体在足量Na2O2存在的密闭容器中点燃,发生反应的总反应式为2CH4+O2+6Na2O2====2Na2CO3+8NaOH。
(1)假设原混合气体中CH4、O2分别为xmol、ymol,反应后气体为nmol,试确定
取不同值对应的n值(答案填入下表)。
x∶y
n
(2)某烃CxHy与O2的混合气体在上述条件下反应,若该烃与O2的体积比分别为3∶3和2∶4时充分反应后余下的气体的物质的量相同,试通过计算确定该烃可能的分子式。
.答案:
(1)
N
=2∶1
>2∶1
x-2y
<2∶1
y-
(2)设烃的分子式为CxHy:
CxHy+
O2+(x+
)Na2O2
xNa2CO3+yNaOH,得1∶
=2∶3,x=3。
所以该烃可能为C3H4、C3H6、C3H8。
(1)因为Na2O2过量,所以最后剩余的气体不可能是CO2和H2O(g),只能是过量的O2或CH4。
由给出的总反应式可知,当甲烷与氧气的物质的量之比(即x∶y)等于2∶1时,充分反应后无气体剩余,此时n=0,若x∶y>2∶1,则有CH4剩余,O2全部参加反应,消耗的CH4为2ymol,剩余的CH4为(x-2y)mol,即n=x-2y;
若x∶y<2∶1,则有CH4全部参加反应,O2有剩余,消耗的O2为
mol,剩余的O2为(y-
)mol,即n=y-
(2)由题设烃与O2的体积比3∶3和2∶4时充分反应余下气体的物质的量相同可知:
该烃与O2以2∶3的比例混合时恰好反应。
设烃的分子式为CxHy,
所以该烃可能的分子式为C3H4、C3H6、C3H8。
10、(6分)某烃含氢元素17.2%,其相对分子质量小于60,求此烃的分子式。
(要求写出计算过程)
烃的分子式为C4H10(6分)
该烃分子中各元素原子数(N)之比为:
N(C)∶N(H)=
∶
=2∶5
根据烃的通式,C、H原子个数有三种情况:
①烷烃,
<
;
②烯烃,
③炔烃和芳香烃,
和
均>
本题N(C)∶N(H)=2∶5,符合①,M<
60,则
,n=4,所以烃的分子式为C4H10。
拓展阅读
天然气系古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物,具可燃性,多在油田开采原油时伴随而出。
天然气蕴藏在地下约3000—4000米之多孔隙岩层中,主要成分为甲烷,密度比空气轻,具有无色、无味、无毒之特性。
天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂,以资用户嗅辨。
依天然气蕴藏状态,又分为构造性天然气、水溶性天然气、煤矿天然气等三种。
而构造性天然气又可分为伴随原油出产的湿性天然气、与不含液体成份的干性天然气。
天然气主要有以下几个用途:
1.天然气发电,具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例,减少环境污染的有效途径,且从经济效益看,天然气发电的单位装机容量所需投资少,建设工期短,上网电价较低,具有较强的竞争力。
2.天然气化工工业,天然气是制造氮肥的最佳原料,具有投资少、成本低、污染少等特点。
天然气占氮肥生产原料的比重,世界平均为80%左右。
3.城市燃气事业,特别是居民生活用燃料。
随着人民生活水平的提高及环保意识的增强,大部分城市对天然气的需求明显增加。
天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。
4.压缩天然气汽车,以天然气代替汽车用油,具有价格低、污染少、安全等优点。
目前人们的环保意识提高,世界需求干净能源的呼声高涨,各国政府也透过立法程序来传达这种趋势,天然气曾被视为最干净的能源之一,再加上1990年中东的波湾危机,加深美国及主要石油消耗国家研发替代能源的决心,因此,在还未发明真正的替代能源前,天然气需求量自然会增加。
五年高考回放
1、(2005江苏高考,1,4分)2005年1月,欧洲航天局的惠更斯号探测器首次成功登陆土星的最大卫星——土卫六。
科学家对探测器发回的数据进行了分析,发现土卫六的大气层中含有95%的氮气,剩余的气体为甲烷和其他碳氢化合物。
下列关于碳氢化合物的叙述正确的是
A.碳氢化合物的通式为CnH2n+2B.石油的主要成分是碳氢化合物
C.乙炔是含碳量最高的碳氢化合物D.碳氢化合物中的化学键都是极性键
[解析]碳氢化合物(烃)有多种,通式为的只是其中的烷烃。
石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。
烃分子中例如C10H8的含碳量高于乙炔。
烃分子中C-C是非极性键。
所以A、C、D错误。
[答案]B
2.(2004广东高考,7,3分)分子式为C4H9Cl的同分异构体有()
A.1种 B.2种 C.3种D.4种
[解析]C4H9Cl是由-C4H9和-Cl组成,而丁基有4种-CH2CH2CH2CH3、-CH2CH(CH3)2、-CH(CH3)CH2CH3、-C(CH3)3,故C4H9Cl的同分异构体也有4种。
[答案]D
典型题解:
下列有机分子中,所有原子不可能处于同一平面的是(1999年全国高考题)
A.CH2=CH-CNB.CH2=CH-CH=CH2
C.C6H5-CH=CH2D.CH2=C(CH3)-CH=CH2
根据双键和苯环的结构特点可知:
A中除N原子以外的所有原子肯定处于同一平面内,而N原子也有可能跟其他原子处于同一平面内;
B的情况与A相似,其实B是典型的共轭双键结构且没有任何支链,所有原子都处于同一平面内;
C中的苯环是平面结构,碳碳双键也是平面结构,思路与A、B相同,其实这也是一种共轭结构;
只有D中有一个甲基,甲基是非平面结构。
D
考纲要求“对原子、分子、化学键等微观结构有一定的三维的想像能力”。
解此类试题,一是掌握CH4、CH2=CH2、CH≡CH、C6H6的空间结构(所有原子共线和共面情况),二是结合数学上的几何思想,发挥空间想像力,建立立体构型的观念,三是依据键角画出分子的碳架构型,就易看出原子排布特点。
注意:
由于单键可旋转,故原子有的一定共面,有的可能共面。
.实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量的二氧化硫,有人设计下列实验以确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫,试回答下列问题.
(1)图中①、②、③、④装置可盛放的试剂是:
①___________________;
②_________________;
③__________________;
④__________________(将下列有关试剂的序号填空格内)
A.品红溶液B.NaOH溶液C.浓硫酸 D酸性KMnO4溶液
(2)能说明二氧化硫气体存在的现象是;
__________________
(3)使用装置②的目的是:
__________________;
(4)使用装置③的目的是;
__________________
(5)确证含有乙烯的现象是__________________
乙烯和二氧化硫都能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,利用乙烯不与NaOH溶液反应而二氧化硫能跟NaOH溶液反应的性质可除去二氧化硫,用品红溶液是否褪色可检验二氧化硫的存在,除去二氧化硫后,可利用酸性KMnO4。
溶液来确定乙烯的存在.
答案:
(1)①A②B③A④D
(2)装置①中品红溶液褪色(3)除去SO2气体,以免干扰乙烯的性质实验(4)检验SO2是否除尽(5)装置③中的品红溶液不褪色,装置④中的酸性KMnO4溶液褪色
能使溴水退色的不一定是乙烯,SO2等还原性物质也能使溴水退色。
某烃A相对分子质量为140,其中碳的质量分数为0.857。
A分子中有两个碳原子不与氢直接相连。
A在一定条件下氧化只生成G,G能使石蕊试液变红。
已知:
试写出:
(1)A的分子式__________________.
(2)化合物A和G的结构简式:
A______________________,G____________________.(3)与G同类的同分异构体(含G)可能有_________种。
(l)C原子数:
(140×
0.857)/12=10,H原子数:
(140一12×
10)=20,分子式为C10H20。
(2)A分子中有两个碳原子不与氢直接相连,说明有两种可能的结构,又由A氧化只生成G,便可确定A的结构为对称型,且氧化后应生成羧酸类,即A为
G的同分异构体实质-C4H9的烃基异构体,共4种,即
(1)C10H20
(3)4
[18]-轮烯是一种大环轮烯其结构简式如右图,有关它的说法正确的是()
A.[18]-轮烯分子中所有原子不可能处于同一平面
B.1mol-[18]轮烯最多可与9mol氢气发生加成反应生成环烷烃
C.[18]-轮烯的分子式为:
C18H12
D.[18]-轮烯与乙烯互为同系物
对于箭线式中每个拐点为一个碳原子,[18]-轮烯中碳原子除与其他碳原子结合外其余的都和氢结合。
所以[18]-轮烯中碳原子数为18,分子中有9根碳碳双键和一个环,不饱和度10,所以分子式为C18H2×
18+2-2×
10=C18H18,9根双键存在最多和9molH2发生加成反应生成环烷烃,[18]-轮烯与乙烯相关C16H14不是若干个CH2,不是同系物。
C=C双键及其所连的4个原子共6个原子处于同一平面,所以相互之间共平面,[18]-轮烯分子中所有原子共平面。
B
烯烃的主要性质与乙烯相似,主要是加成反应、氧化反应、聚合反应。
(1)加成反应:
RCH=CH2+Br2→RCHBrCH2Br。
(2)可以燃烧也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)加聚反应:
1.01×
105Pa和110℃时,在一个密闭的容器中,将某烷烃和烯烃的混合气体1体积(密度与氮气的相同)与5体积过量氧气在点燃条件下充分反应,反应后气体恢复到110℃时,测得混合气体的压强比原来增加5%,求此混合烃各组分的名称及其体积分数。
由于混合气体密度与N2相同,所以混合气体的平均相对分子质量为28,在所有烷烃和烯烃中只有甲烷的相对分子质量小于28,因此混合气体中一定有甲烷。
设原混合气体的物质的量为1mol,则氧气为5mol。
烯烃分子式为CnH2n,其物质的量为x,则CH4为1mol—x。
当温度大于100℃时,甲烷燃烧前后气体物质的量不变,因而引起反应后气体物质的量增大的只能是烯烃。
CnH2n+
nCO2+nH2OΔn
1mol
molnmolnmol(
)mol
x(
)x
据题意有:
解得
烯烃分子式为C4H8,ω(C4H8)=0.3,ω(CH4)=0.7
原混合气体中CH4的体积分数为0.70,C4H8(丁烯或2-甲基丙烯)为0.30。
(1)等T、V时,气体的压强之比等于物质的量之比。
(2)等T、P时,气体的密度之比等于相对分子质量之比。
(3)一般涉及反应前后的质量、物质的量、气体体积等的变化的计算题用“差量法”来解。
(4)当在1.01×
105Pa和T>
100℃时,生成的水为气体。
(5)本题的易错点是没有找出解本题的关键即甲烷燃烧前后的气体体积不变,致使解题出现障碍。
例6:
美国康乃尔大学的魏考克斯(C.Wilcox)所合成的一种有机分子,就像一尊释迦牟尼佛。
因而称为释迦牟尼分子(所有原子在同一平面)。
有关该有机物分子的说法不正确的是()
A.属于芳香烃B.不属于苯的同系物
C.分子中含有22个碳原子D.它和分子为C22H12可能为同系物
释迦牟尼分子的分子C22H12,分子结构中有苯环结构,所以属芳香烃。
同系物的概念是指结构上相似,组成仅相差一个或若干个“CH2”原子团一系列物质的互称。
从图中可看出它有4个苯环结构,它不属苯的同系物,也不可能和C22H12互为同系物。
因为同系物分子组成上一定要相差一个或若干个“CH2”原子团。
所以D选项说法错误。
弄清同系物概念的内涵与外延,何为“结构相似”?
如烷烃的同系物的结构相似,指结构特点相同,即碳碳单键,链状结构。
在此特别要注意的是链状结构,不排除带有支链的情况。
如CH3CH2CH3和CH3CH(CH3)2虽然前者无支链,后者带支链,但仍然认为是结构相似,它们互为同系物。
“组成上仅仅相差一个或若干的‘CH2’一系列有机物互称
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 甲烷 典型 题解