人教版高一化学必修二同步精选对点训练甲烷的取代反应.docx
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人教版高一化学必修二同步精选对点训练甲烷的取代反应
甲烷的取代反应
1.下列反应属于取代反应的是( )
A.CH4+2O2
CO2+2H2O
B.CH4
C+2H2
C.CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
D.Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
2.下列反应属于取代反应的是( )
A.CH4+2O2
CO2+2H2O
B.Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4
C.NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
D.CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl
3.下列化学反应中不属于取代反应的是( )
A.CH2Cl2+Br2
CHBrCl2+HBr
B.CH3OH+HCl―→CH3Cl+H2O
C.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
D.CH3CH2Br+H2O
CH3CH2OH+HBr
4.下列反应中,不属于取代反应的是( )
A.CH3Br+Br2
CH2Br2+HBr
B.CH3CH2OH+HBr
CH3CH2Br+H2O
C.C6H6+HNO3
C6H5NO2+H2O
D.CH2===CH2+Br2―→CH2BrCH2Br
5.对甲烷和氯气的反应(如图所示)叙述不正确的是( )
A.该反应属于取代反应
B.该反应的条件是光照
C.该反应的生成物有四种
D.反应后量筒内液面上升并产生白雾
6.甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应,生成的产物有( )
A.2种
B.3种
C.4种
D.5种
7.将相同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
8.若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合,在光照下得到的产物有:
①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4⑤HCl,其中正确的是( )
A.只有①
B.只有③
C.①②③的混合物
D.①②③④⑤的混合物
9.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( )
A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1,混合发生取代反应只生成一氯甲烷
B.甲烷与氯气的取代反应,生成的产物中一氯甲烷最多
C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D.1mol甲烷生成四氯化碳消耗2mol氯气
10.1mol甲烷和氯气发生取代反应,待反应完成后,测得四种取代物的物质的量相等,则消耗氯气的物质的量为( )
A.0.5mol
B.2mol
C.2.5mol
D.4mol
11.在常温下,把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方,两种气体发生反应,下列叙述中不正确的( )
A.容器内原子总数不变
B.容器内分子总数不变
C.容器内压强不变
D.发生的反应属于取代反应
12.将甲烷与氯气按1∶3的体积比混合于一试管中,倒立于盛有饱和食盐水的水槽,置于光亮处(如图所示),下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是( )
A.试管中气体的黄绿色逐渐变浅,水面上升
B.生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体
C.试管内壁有油状液滴形成
D.试管内有少量白雾
13.将漫射日光照射到装有氯气和甲烷混合气体(体积比为4∶1)的装置上(如图)。
现列出如下现象,其中正确的是( )
①试管内黄绿色逐渐消失 ②试管内黄绿色加深 ③无任何现象 ④试管内液面上升 ⑤试管内壁上有油状物生成
A.①
B.①④和⑤
C.①和⑤
D.②和⑤
14.如图所示的装置是某次实验最初的情况(夹持装置省略),烧瓶内盛有等体积的甲烷和氯气,用光照射烧瓶一段时间,下列说法正确的是( )
A.只能生成CH3Cl一种有机物
B.烧瓶内液面不可能上升
C.大试管内的液体可能会分层
D.向水中加入石蕊试液后不变色
15.一端封闭的U形管,封闭的一端有一段甲烷和氯气的混合气体,在水平部分有一段气柱,其他两段为液柱,已知液体与气体不反应。
使甲烷和氯气在稍暗的光线下缓慢反应,则中间气柱的长度将(假设中间气柱未移出U形管水平部分)( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.难以确定
16.取一支大试管,通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气,用铁架台固定好,放在光亮处一段时间,下列对观察到的现象的描述及说明正确的是( )
A.试管中气体颜色变浅,是因为发生了加成反应
B.试管中有少量白雾生成,这是氯化氢与水蒸气形成的盐酸小液滴
C.试管内壁出现油状液体,这是甲烷与氯气的混合溶液
D.试管内甲烷和氯气恰好完全反应,全部生成一氯甲烷小液滴
17.将等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中,加盖后置于光亮处,下列有关此实验的现象和结论叙述不正确的是( )
A.瓶内壁有油状液滴形成
B.瓶中气体的黄绿色逐渐变浅
C.反应的有机产物都为液体
D.若日光直射可能发生爆炸
18.等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中,加盖后置于光亮处,下列有关此实验的现象和结论中,不正确的是( )
A.瓶中气体的黄绿色变浅
B.瓶内壁有油状液滴生成
C.生成物只有CH3Cl和HCl
D.生成物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物
19.将装有甲烷和氯气混合气体的三个集气瓶,用玻璃片盖好瓶口后,分别作如下
处理:
①置于黑暗中;②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁;③放在有光线的房子里。
请回答下列问题:
(1)上述三个集气瓶内的现象是
①____________;②____________;③____________。
(2)依次写出甲烷和氯气反应生成四种氯代甲烷的化学方程式:
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
(3)甲烷和氯气发生上述一系列反应的反应类型是________________。
20.甲烷能与氯气发生取代反应,回答下列问题:
(1)若1mol甲烷中的氢原子完全被取代,最多参加反应的氯气为________mol。
(2)当n(CH4)∶n(Cl2)=1∶1混合反应时,其产物是__________________________
______________________________________________。
(3)反应的有机取代产物的总物质的量与甲烷的物质的量的关系是
________________________________________。
21.在光照的条件下,将1mol甲烷与一定量的氯气充分混合,经过一段时间,甲烷和氯气均无剩余,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。
(1)若生成的混合物中二氯甲烷为amol、三氯甲烷为bmol、四氯化碳为cmol,将该混合物水洗后所得气体在标准状况下的体积是________。
(2)该反应中消耗的氯气的物质的量________。
22.回答下列问题:
(1)向甲烷和氯气进行取代反应后的集气瓶中滴入几滴浓氨水,看到的现象是________________________。
(2)若1mol某烃最多与6mol氯气发生取代反应,则该烃分子中含有____________个氢原子,同时生成氯化氢________mol。
23.根据下图所示的实验,回答问题:
(1)装置A中的实验现象是____________________________
____________________________________________;
装置B中的实验现象是__________________________________
______________________________________。
(2)根据上述实验,你能得出的结论是________________________________
________________________________________。
(3)写出上述实验A中反应的化学方程式:
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
(4)上述反应的反应类型是________________________
________________________________________________。
24.如图所示,U形管的右端被水和胶塞封闭,左端充有甲烷和氯气(体积比为1w4)的混合气体,假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。
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)假设甲烷与氯气充分反应,且只生成一种有机物,请写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________。
(2)经过几个小时的反应后,U形管右端的水面变化是________。
A.升高B.降低C.不变D.无法确定
(3)U形管左端的气柱变化是________。
A.体积增大B.体积减小C.消失D.不变
(4)U形管右端的水面变化的原因___________________________
_____________________________________________。
25.将下图所示的装置放置在光亮的地方(日光没有直接照射),回答下列问题:
(1)一段时间后观察到的实验现象:
量筒中________;水槽中________。
(2)饱和食盐水的pH________(填变大、变小或不变)。
(3)得到的气态产物有________、________。
(4)油状液滴的成分可能是_________________________________。
26.把1体积甲烷和4体积氯气组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有硝酸银溶液的水槽中,放在光亮处。
(1)片刻后发现试管壁上有油状液滴出现,该油状液滴可能是________;
(2)水槽中观察到的现象是________,用离子方程式解释其原因是____________________________
__________________;
(3)若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到________,原因是_________________________________
_______________。
答案解析
1.C
【解析】选项A是甲烷的燃烧反应,属于氧化反应,不是取代反应;
选项B是甲烷的分解反应,不是取代反应;
选项C是甲烷分子中的一个氢原子被氯原子所取代,属于取代反应;
选项D是无机物之间的置换反应,不是取代反应。
2.D
【解析】选项A是甲烷的燃烧反应,属于氧化反应,不是取代反应;
选项B是无机物之间的置换反应,不是取代反应;
选项C是无机物之间的复分解反应,不是取代反应;
选项D是二氯甲烷分子中的一个氢原子被氯原子所取代,属于取代反应。
3.C
【解析】选项A是CH2Cl2分子中的一个氢原子被溴原子所取代,属于取代反应;
选项B是CH3OH分子中的原子团-OH被氯原子所取代,属于取代反应;
选项C是无机物之间的置换反应,不是取代反应;
选项D是CH3CH2Br分子中的溴原子被原子团-OH所取代,属于取代反应。
4.D
【解析】选项A是CH3Br分子中的一个氢原子被溴原子所取代,属于取代反应;
选项B是CH3CH2OH分子中的原子团-OH被溴原子所取代,属于取代反应;
选项C是C6H6分子中的一个氢原子被原子团-NO2所取代,属于取代反应;
选项D是CH2===CH2与Br2反应,碳碳双键断裂,溴原子与碳原子相结合,不是取代反应。
5.C
【解析】甲烷与氯气混合后,在光照条件下发生取代反应(日光直射会发生爆炸),有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢五种产物生成;反应过程中量筒内气体的颜色会逐渐变浅,产物氯化氢易溶于水,导致量筒内压强减小液面上升,且有白雾产生。
6.D
【解析】在光照条件下,甲烷和氯气发生取代反应,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳4种有机物,同时有无机物氯化氢生成,共有5种产物。
7.D
【解析】甲烷第一步取代生成等量的氯化氢和一氯甲烷,在后续的取代反应中,氯代甲烷总的物质的量不变,而氯化氢的物质的量在增大,所以氯化氢的物质的量在生成物中最大。
8.D
【解析】甲烷和氯气反应,得到多种取代产物的混合物。
无论甲烷与氯气的物质的量之比是多少,得到的都是各种氯代物和氯化氢的混合物。
9.C
【解析】甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步,四种有机物都会产生,故得不到纯净的一氯甲烷;甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子,消耗1mol氯气,生成1mol氯化氢,故产物中氯化氢最多;1mol甲烷生成四氯化碳需消耗4mol氯气。
10.C
【解析】分析解题的基点:
先根据碳原子守恒确定四种氯代甲烷的物质的量,然后根据取代反应关系式计算总共消耗的氯气的物质的量。
反应后四种氯代甲烷的物质的量相等,根据碳原子守恒知,它们的物质的量都是0.25mol,
生成0.25molCH3Cl需要氯气0.25mol,
生成0.25molCH2Cl2需要氯气0.25mol×2=0.5mol,
生成0.25molCHCl3需要氯气0.25mol×3=0.75mol,
生成0.25molCCl4需要氯气0.25mol×4=1mol,
共消耗的氯气0.25mol+0.5mol+0.75mol+1mol=2.5mol。
11.C
【解析】在光照条件下,甲烷和氯气发生取代反应,根据质量守恒定律可知,故反应前后原子的总数不变;由碳原子守恒可知生成氯代甲烷的分子个数等于甲烷的分子个数,每取代1个氢原子,则消耗1个氯分子,生成1个氯化氢分子,故反应前后分子总数不变;生成的有机产物中只有一氯甲烷为气体,故反应后气体的总物质的量减少,容器内压强减小。
12.B
【解析】在光照条件下,甲烷和氯气发生取代反应,生成氯代烃(一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳)和氯化氢。
反应过程中氯气的黄绿色逐渐变浅,产物氯化氢易溶于水导致试管内液面上升;在标况下,产物四种氯代烃中一氯甲烷为气体,其余三种都是液态有机物,即试管内壁有油状液滴生成。
13.B
【解析】在光照条件下,甲烷与氯气发生取代反应,生成四种氯代甲烷和氯化氢,氯气的黄绿色逐渐变浅,最后消失;产物氯化氢易溶于水,导致试管内液面上升;在标况下,产物四种氯代甲烷中,一氯甲烷为气体,其余三种都是不溶于水的液体,即试管内壁有油状液滴生成。
14.C
【解析】在光照条件下,甲烷与氯气发生取代反应,生成四种氯代甲烷和氯化氢。
产物四种氯代甲烷中,一氯甲烷为气体,其余三种都是不溶于水的液体,大试管内的液体出现分层;产物氯化氢易溶于水,导致烧瓶内压强减小液面上升,其溶液为稀盐酸,加入石蕊试液后变红色。
15.A
【解析】在稍暗的光线下甲烷和氯气缓慢反应,反应后生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳为液态,氯化氢溶于水,使左侧气体总体积减小,压强减小,则右侧液面下降,中间气柱的压强减小,体积增大,即长度变大。
16.B
【解析】甲烷能与氯气发生取代反应,反应后生成的一氯甲烷是无色气体,二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是无色油状的液体,它们都难溶于水;氯化氢易溶于水,能与水蒸气形成盐酸小液滴,而产生白雾,试管中气体颜色逐渐变浅,最后消失。
17.C
【解析】在光照条件下,甲烷和氯气发生取代反应(日光直射会发生爆炸),反应过程中氯气的黄绿色逐渐变浅,反应后生成的四种氯代甲烷中一氯甲烷为气体,二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是难溶于水的液态有机物,即集气瓶内壁有油状液滴生成。
18.C
【解析】甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应,瓶中气体的黄绿色变浅;生成的产物中CH2Cl2、CHCl3、CCl4都为油状液体;该反应是一种连锁反应,不会停留在某一步,也不受比例的影响,产物为四种有机物和氯化氢的混合物。
19.
(1)①无明显现象;②爆炸;③黄绿色逐渐变浅,有油状液滴生成
(2)CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2
CCl4+HCl
(3)取代反应
【解析】分析解题的基点:
甲烷与氯气发生取代反应的条件、现象和反应方程式。
20.
(1)4
(2)CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl
(3)相等
【解析】分析解题的基点:
甲烷的取代反应原理。
(1)甲烷与氯气发生取代反应时,1mol氯气只能取代1mol氢原子,1mol甲烷中的氢原子完全被取代,最多需要4mol氯气参加反应。
(2)甲烷与氯气在发生CH4+Cl2
CH3Cl+HCl的同时,其产物也能与氯气发生取代反应,所以反应的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物。
但反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同。
(3)根据碳原子守恒,四种氯代甲烷的总物质的量等于反应物甲烷的物质的量。
21.
(1)22.4×(1-a-b-c)L
(2)(1+a+2b+3c)mol
【解析】
(1)水洗后所得的气体为CH3Cl,由碳原子守恒可知其物质的量为(1-a-b-c)mol,标准状况下的体积为22.4×(1-a-b-c)L。
(2)CH4与Cl2的取代反应中取代1个氢原子需要1个Cl2分子,由原子守恒可得出四种取代产物对应的氯气的量。
总共取代氢的物质的量为[(1-a-b-c)+2a+3b+4c]mol,即为所需Cl2的物质的量。
22.
(1)有白烟生成
(2)6 6
【解析】甲烷和氯气反应生成氯化氢,加浓氨水会生成氯化铵固体;根据分子中的氢原子数与消耗的氯气数目相同分析,氢原子的物质的量与生成氯化氢的物质的量都等于氯气的物质的量
23.
(1)装置A中:
①试管内气体颜色逐渐变浅②试管内壁有油状液滴出现③试管中有少量白雾④试管内液面上升⑤水槽中有固体析出 装置B中无明显现象
(2)甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应
(3)CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2
CCl4+HCl
(4)取代反应
【解析】分析解题的基点:
甲烷与氯气取代反应的条件、现象和方程式。
24.
(1)CH4+4Cl2
CCl4+4HCl
(2)B
(3)BC
(4)由反应方程式可知,反应生成的四氯化碳是液体,反应后气体的物质的量减少,且生成的氯化氢易溶于水,所以左端压强减小直至为零,气柱消失,右端的水面降低
【解析】甲烷与氯气可能发生的反应有
①CH4+Cl2
CH3Cl+HCl;
②CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl;
③CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl;
④CHCl3+Cl2
CCl4+HCl。
由反应方程式可知,反应生成的四氯化碳是液体,反应后气体的物质的量减少,且生成的氯化氢易溶于水,所以左端压强减小直至为零,气柱消失,右端的水面降低。
25.
(1)气体颜色变浅,液面上升,有油状液滴出现 有白色晶体析出
(2)变小
(3)CH3Cl HCl(或一氯甲烷、氯化氢)
(4)CH2Cl2,CHCl3,CCl4(或二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳)
【解析】甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化氢5种物质。
氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大,导致氯化钠固体析出,溶液的pH变小。
26.
(1)二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳
(2)有白色沉淀产生 Ag++Cl-===AgCl↓
(3)溶液变红 反应生成的氯化氢使溶液显酸性
【解析】在光照条件下,甲烷与氯气发生取代反应,其产物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。
一氯甲烷为气体,二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都为无色油状液体;产物氯化氢溶于硝酸银溶液,电离产生的氯离子与银离子结合生成氯化银白色沉淀,电离产生的氢离子使溶液显酸性,滴入紫色石蕊试液变红色。
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