【本讲教育信息】

一、教学内容

第一单元 天然气的利用、甲烷

二、考点清单

1. 甲烷的正四面体结构，键角、电子式、结构式的表达；

2. 甲烷的重要化学性质：燃烧、取代反应；

3. 烷烃的组成及结构特点，同系物的概念的理解，同系物之间的物理性质及化学性质的相似性和相异性。

三、全面突破

知识点1：（一）有机物概述

1. 有机物的含义：绝大多数含碳的化合物，都是有机化合物（简称有机物）。CO、CO₂、碳酸及其盐等由于其结构和性质类似于无机物，所以属于无机物的范畴。

2. 有机物和无机物在性质上的区别

	有机物	无机物
溶解性	多数易溶于有机溶剂，难溶于水	多数易溶于水，难溶于有机溶剂
稳定性和可燃性	绝大多数受热易分解，容易燃烧	多数受热难分解，不易燃烧
熔点	绝大多数较低	多数较高
溶解或熔化后的导电性	绝大多数不导电	多数导电
化学反应	反应速率慢，往往比较复杂，常有副反应发生	反应较快，一般没有副反应

3. 有机物的种类繁多，达千万种，无机物只有十来万种。碳元素位于元素周期表的IVA族，所以构成人类已知化合物种类最多的元素位于周期表的IVA族。

（二）甲烷

有机物里，有一大类仅是由碳和氢两种元素组成，叫做碳氢化合物，简称烃。该类物质中组成最简单的是CH₄。

1. 分子结构

甲烷分子式为CH₄，电子式为，结构式为。科学实验证明，甲烷分子里的一个碳原子与四个氢原子不在同一平面上，而是形成一个对称的正四面体的立体结构（碳原子位于正四面体的中心，4个H原子分别位于正四面体的4个顶点）。分子中的C—H键为极性键。

2. 物理性质

通常甲烷是一类没有颜色，没有气味的气体。比空气轻，极难溶于水。天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分都是甲烷。甲烷又名沼气或坑气。

3. 化学性质

（1）通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。

（2）取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。在日光照射下，CH₄和Cl₂发生反应可生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃（俗名氯仿）、CCl₄四种卤代烃和氯化氢。

CH₄ + Cl₂CH₃Cl + HCl

CH₃Cl+ Cl₂CH₂Cl₂+ HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂CHCl₃ + HCl

CHCl₃+ Cl₂CCl₄ + HCl

室温中，甲烷和氯气的混合气体无光照时，不发生化学反应。有光照时，瓶内气体的黄绿色逐渐变浅，瓶壁出现油状液滴，瓶中有少量白雾。

【特别提示】①反应物状态：纯卤素，例如甲烷不跟溴水起反应，与溴蒸气见光起取代反应；反应条件：光照。

②由于有机反应的副反应较多，所以有机化学方程式中，“生成”多用“”而不用“＝”表示。

③CH₄与Cl₂的取代反应的特点是逐步取代的连锁反应，反应得到的是各种取代产物的混合物，其中HCl的物质的量为最多。

④要注意取代1个H原子需要l个Cl₂而不是1个Cl，1 mol有机物C_xH_y与Cl₂发生完全取代反应时，消耗Cl₂的最大物质的量为y mol。

⑤与Cl₂相似，其他卤素单质在光照条件下，也能与CH₄发生取代反应。

⑥CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄均为组成和结构相似的物质（除CCl₄为正四面体结构外，其余均为四面体结构），因而具有相似的性质：都不溶于水；随相对分子质量的增大，沸点逐渐升高。常温下，只有CH₃Cl是气体，其他都是液体。CHCl₃、CCl₄都是重要的工业溶剂；CCl₄中的C元素已达+4价，CCl₄不燃烧，也不支持燃烧，常作灭火剂。

（3）氧化反应：CH₄可以在空气或氧气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰。化学方程式为：

CH₄ + 2O₂CO₂ + 2H₂O 。

【典型例题】

例1. 能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是（ ）

A. 甲烷的四个碳氢键的键能相等

B. 甲烷的四个碳氢键的键长相等

C. 甲烷的一氯代物只有一种

D. 甲烷的二氯代物只有一种

解析：D。

点拨：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、B、C都是成立的，或者说A、B、C成立并不能证明甲烷分子的空间构型是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。

例2. 在标准状况下，甲烷的密度为H₂密度的8倍，32g甲烷完全燃烧，生成CO₂ 88 g，H₂O 72g，求甲烷的分子式。

解析：在标准状况下，甲烷的密度是H₂密度的8倍，则甲烷的相对分子质量为16，摩尔质量为16g/mol，32g甲烷的物质的量为2 mol，32g甲烷完全燃烧后生成CO₂的物质的量为 = 2mol，生成H₂O的物质的量为= 4mol，则l mol甲烷中碳的质量为12g，共1 mol，氢的质量为4g，共4 mo1，碳氢总质量为16g，因此无氧元素，故甲烷的分子式为CH₄。

例3. 把1体积CH₄和4体积Cl₂组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管中气体颜色 ，试管中液面 ，试管壁上有 出现，水槽中观察到 。

解析：变浅；上升；黄色油滴；有晶体析出

点拨：CH₄和Cl₂在光照下生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl等物质，随着反应的进行，Cl₂不断消耗，黄绿色逐渐消失。又因为CH₃Cl为气体、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄在常温下均为无色油状液体，Cl₂易溶于有机溶剂，所以会使试管壁上有黄色油滴出现。因生成的HCl易溶于水，使溶液中的Cl^－浓度增大，有NaCl晶体析出。

例4. 下列反应不属于取代反应的是（ ）

解析：D。

点拨：一般地，取代反应过程中的替代关系就是一对一的关系。例如：

例5. 已知天然气的主要成分CH₄是一种能产生温室效应的气体，等物质的量的CH₄ 和CO₂产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤相比是较清洁的能源；②等质量的CH₄和CO₂产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是（ ）

A. ①②③ B. 只有① C. ①和② D. 只有③

解析：C。

点拨：煤燃烧时产生有毒气体SO₂，因此①说法正确；等质量的CH₄ 和CO₂相比，CH₄的物质的量大，根据题给信息，前者产生的温室效应大，②说法正确；天然气的燃烧产物为CO₂和H₂O，因此燃烧天然气不是酸雨的成因之一，③说法错误。

例6. 如图所示，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CH₄与Cl₂在稍暗的条件下缓慢反应，则中间气柱的长度如何变化（假设气柱未移出U形管的水平部分） （ ）

A. 变长 B. 变短 C. 不变 D. 难以确定

解析： A。

点拨：甲烷与氯气发生4个反应，CH₄ + Cl₂CH₃Cl + HCl

CH₃Cl+ Cl₂CH₂Cl₂+ HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂CHCl₃ + HCl

CHCl₃+ Cl₂CCl₄ + HCl

从以上反应看，反应过程中，气体体积减小，所以左端液柱上升，右端液柱下降。中间气柱所受压强减小，故变长。

例7. 如果空气中混入甲烷的体积达到总体积的5％—15％这个范围，点燃甲烷时就会发生爆炸。则发生爆炸最剧烈时，CH₄在空气中的体积分数约为（ ）。

A. 5％ B. 8％ C. 9.1％ D. 10.5％

答案： C

解析：设空气中CH₄的体积为x，由CH₄燃烧的方程式可求出爆炸最剧烈时需O₂的体积为2x，此时空气中还含有N₂的体积约为8x，则CH₄在空气中的体积分数为9.1％。

知识点2：烷烃

1. 分子结构特点：碳原子跟碳原子都以单键结合，碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合，使每个原子的化合价都达到“饱和”的链烃叫饱和链烃，或称烷烃。烷烃的分子通式为：C_nH_2n+2。

有机物分子组成和结构的表示方法

特别提示：①烷烃首先是烃，分子里只含C、H两种原子；②烷烃分子里只有两种键，碳碳单键（这是烷烃的重要结构特点）和碳氢键；③烷烃是饱和烃。C原子数一定的烷烃分子里，H原子数已达到最多。其他碳数相同的烃分子里的H原子数都不会比烷烃多。具有C_nH_2n+2这一通式的物质一定是烷烃；④烷烃分子结合成链状，可以是所谓的“直链”，也可以带有“支链”；⑤即使不带支链的烷烃，它的碳链也不是直线形的，而是锯齿形的。同样带支链的烷烃也是锯齿形的；⑥CH₄是所有烃类物质中含H的质量分数最大的。在烷烃中，随着碳原子数的增加，烷烃的含H量逐渐降低，含C量逐渐增大。

2. 烷基：烃失去1个氢原子所剩余的原子团叫烃基（－R）。若失去氢原子的烃为烷烃，剩余的原子团叫做烷基。如甲基（－CH₃）、乙基（－CH₂CH₃）等。

3. 同系物

（1）概念：结构相似，分子组成相差1个或若干个“CH₂”原子团的有机化合物互称为同系物。

（2）①概念外延所指的物质绝不能是单质，而是可形成一个系列的有机化合物。②结构相似的同系物其化学性质也必然相似；物理性质应随相对分子质量的递变有规则地出现相应的递变（碳原子数越多，熔沸点越高）。③互为同系物的各有机物，其分子组成通式相同，则属同一类别的有机物。④分子组成相差一个或几个“CH₂”原子团，其分子式必然不同。

4. 物理性质

（1）烷烃的熔、沸点较低。相对分子质量越大，烷烃的熔、沸点越高；相对分子质量相同时，支链越多，熔、沸点越低。

（2）碳原子数≤4的烷烃在常温常压下是气体，其他烷烃在常温常压下是液体或固体。

（3）烷烃的密度都小于水的密度。

（4）烷烃不溶于水而易溶于有机溶剂。

5. 化学性质：烷烃同系物的化学性质与甲烷类似。

（1）常温下，由于C—H、C—C键键能大，故性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应。

（2）取代反应：CH₃CH₃ + Cl₂CH₃CH₂Cl + HCl

（3）氧化反应：C₃H₈ + 5O₂4H₂O + 3CO₂

C_nH_2n+2 + O₂ nCO₂ +（n+1）H₂O

特别提示：①烷烃不能使酸性KMnO₄溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。

②取代反应是烷烃的特征反应。与卤素单质发生取代反应时，要求是纯卤素，烷烃不跟溴水起反应；反应条件是光照。由于是逐步取代的连锁反应，烷烃中H的数越多，反应得到的取代产物就越多。

6. 烷烃的命名

分子中含1—10个碳原子的烷烃，按分子中的碳原子数依次命名为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷……癸烷（C₁₀H₂₂），分子中碳原子数超过10个的直接用碳原子数命名为某烷，如十六烷（C₁₆H₃₄）。

【典型例题】

例1. 下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（ ）。

A. 在烷烃分子中，所有的化学键都为单键

B. 所有的烷烃在光照条件下都能与Cl₂发生取代反应

C. 烷烃的分子通式为C_nH_2n+2，符合该通式的烃不一定是烷烃

D. 随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高

答案：C

解析：烷烃中的碳碳键、碳氢键均为单键；烷烃都能与Cl₂发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一；随着碳原子数的增加，烷烃的分子间作用力增大，使其熔、沸点逐渐升高；因分子通式C_nH_2n+2中的氢原子已达饱和，故符合C_nH_2n+2的有机物只可能是烷烃。

例2. 2007年10月24日18时05分，“嫦娥奔月”，一个流传了千年的神话，在有着“月亮城”之称的高原航天城梦想成真。科学家对中国首颗探月卫星发回的数据进行了分析，发现月球形成时可能存在稀薄的原始大气层，主要由氖、氢、氦、氩等气体组成，不含甲烷等碳氢化合物。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C_nH_2n+2

B. 燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物

C. 碳原子间以单键相连的烃是烷烃

D. 由12 6C和1 1H组成的碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数

答案：D

解析：C_nH_2n+2是烷烃的通式，A错误；燃烧产物为二氧化碳和水的化合物不一定是碳氢化合物，化学式为C_xH_yO_z的有机物的燃烧产物也是二氧化碳和水，B错误；环烷烃中碳原子间以单键相连，但它不属于烷烃，C错误；因为碳原子的相对原子质量（12）为偶数，烃分子中的氢原子数也为偶数，所以碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数，D项正确。

例3. 下列各物质是烷烃同系物的是（ ）

解析：D

点拨：烷烃分子里只含有C、H两种元素，且碳原子间全部以碳碳单键结合，A、B、C三项中物质的分子组成均不符合烷烃分子的组成通式C_nH_2n+2。

例4. 下列说法正确的是（ ）

A. 同系物之间互为同分异构体

B. 两个相邻同系物的相对分子质量之差为14

C. 所有的烷烃都一定互为同系物

D. 同系物具有相似的化学性质

解析：B、D

点拨：同系物之间至少相差一个“CH₂”原子团，因而其分子式一定不相同，不可能互为同分异构体，A项错误；两个相邻同系物之间相差一个“CH₂”原子团，其相对分子质量相差14，B项正确；分子式相同的不同烷烃互为同分异构体，C项错误；同系物的结构相似，则其化学性质也相似，D项正确。

例5. 某气态烷烃20mL，完全燃烧时，正好消耗同温同压下的氧气100mL，则该烃的化学式是 （ ）

A. C₂H₆ B. C₃H₈ C. C₄H₁₀ D. C₅H₁₂

解析：B

点拨：气态烷烃完全燃烧的化学方程式为：

例6. 分子式为C_xH_y的气态烃完全燃烧，生成物均为气态（100℃以上），试讨论反应前后气体体积的变化规律。

解：

（1）y = 4时，气态烃完全燃烧，气体体积不变（同温同压下）。

（2）y < 4时，气态烃完全燃烧，气体体积变小。

（3）y > 4时，气态烃完全燃烧，气体体积增大。

点拨：解此类题应注意审题：①烃的状态；②是否完全燃烧；③反应所处环境温度是否大于100℃；④有无除碳、氢以外的元素参与反应。

例7. 120℃时，一定体积的混合气态烃与足量的O₂混合，使其完全燃烧后恢复到原来的温度和压强，气体的体积一定增大的是 （ ）

A. C₂H₄、C₃H₆ B. C₂H₂、C₃H₈

C. CH₄、C₂H₂ D. CH₄、C₂H₄

答案：A

解析：120℃时，H₂O为气态，若混合气体的总体积增大，则说明混合烃的平均化学式C_xH_y中的y值一定大于4。 A中无论两种气体如何混合，其完全燃烧后气体体积一定增大；B中受气体体积比的影响，其完全燃烧后气体体积可能增大，也可能减小或不变；C中气体完全燃烧后气体体积一定减小；D中气体无论以何种比例混合，其完全燃烧前后气体体积一定相同。

例8. 等质量的下列各烃分别在O₂中完全燃烧时，消耗O₂最多的是（ ）

A. C₃H₈ B. C₂H₄ C. C₆H₆ D. CH₄

答案：D

点拨：等质量的烃完全燃烧时，把C_xH_y变换为，y值越大，H元素质量分数越高，消耗O₂越多，故有A：；B：CH₂；C：CH；D：CH₄，故D中CH₄完全燃烧消耗O₂最多。

例9. 对甲基（－CH₃）的叙述不正确的是（ ）

A. 甲基的电子式为

B. 甲基带一个单位电荷

C. 乙烷由两个甲基组成

D. 甲基显电中性

答案： B

解析：甲基由甲烷去掉一个氢原子后形成，由甲烷的电子式可判断其失去一个氢原子后的电子式，并由该电子式知甲基显电中性。

例10. 两种气态烷烃的混合物在标准状况下的密度为1.16g· L^－1，则关于此混合物的组成，下列说法正确的是（ ）

A. 一定有甲烷 B. 一定有乙烷

C. 可能是甲烷和戊烷的混合物 D. 可能是乙烷和丙烷的混合物

答案：A

解析：该混合烃的平均摩尔质量为1.16g· L^－1 ×22. 4L/mol = 26 g/mol，则该混合烃的平均相对分子质量为26。甲烷的相对分子质量为16，其他烷烃的相对分子质量都大于26，则该混合烷烃中一定有甲烷。而戊烷在标准状况下为液体。

点拨：平均值法在计算平均相对分子质量、平均摩尔质量时会经常用到，是中学化学计算或判断常用的方法，应加深理解及熟练应用。

四、应考锦囊

1. 烃类的熔、沸点规律

（1）有机物一般为分子晶体，在有机物同系物中，随着碳原子数的增加，相对分子质量增大，分子间作用力增大，其熔、沸点将逐渐升高。在烃分子C_xH_y中， x≤4的烃为气态（常温常压）。

（2）分子式相同的烃，支链越多，其沸点越低。

2. 有关烃完全燃烧时计算的规律与方法

设烃的总分子通式为C_xH_y，完全燃烧的化学方程式为

（1）等量的烃完全燃烧时耗氧量的计算规律

①等物质的量的烃完全燃烧时耗氧量的计算：

对于等物质的量（1 mol）的烃C_xH_y，完全燃烧时，消耗氧气的物质的量为（x + ） mol，若（x + ）的值越大，则消耗氧气的物质的量也越大。

②等质量的烃完全燃烧时耗氧量的计算：

等质量的烃C_xH_y，完全燃烧时，若烃中氢元素的质量分数越大，其耗氧量越大，即若的值越大，则该烃完全燃烧时耗氧量也越大，产生的H₂O也越多，但产生的CO₂ 却越少。

（2）比较烃燃烧前后气体物质的量的变化规律

对于分子式为C_xH_y的烃而言，完全燃烧后有下列情形：当y = 4时，完全燃烧反应前后，各物质的物质的量之和相等（若H₂O为气体时，同温同压下，反应前后气体混合物的体积也相等）。当y<4时，反应前后各物质的物质的量之和减少（若H₂O为气体时，同温同压下，反应前后气体混合物的体积也减小）。当y >4时，刚好与y < 4时的上述变化情况相反。

3. 同系物和同分异构体

（1）同系物

①结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH₂”原子团的物质互称为同系物。

②两化合物互为同系物的必备条件有三：

a. 同通式、同类物；b. 结构相似；c. 分子组成上相差一个或若干个“CH₂”原子团；同时满足这三个条件的化合物才是互为同系物的关系。

③同系物规律

a. 同系物随着碳原子数的增加，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增大，其熔沸点逐渐升高。

b. 同系物之间的化学性质一般相似。

c. 碳原子数不同的烷烃一定属互为同系物的关系。

（2）同分异构体

①化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

②两化合物互为同分异构体的必备条件有二：

a. 两者的分子式应相同。b. 两者的结构式应不同（如碳原子的连接方式不同、官能团的位置不同、有机物的类别不同等）。

（3）同系物与同分异构体的比较（见下表）

比较内容	同系物	同分异构体
分子式	不同	相同
结构	相似	相似或不同
性质	相似	相似或不同
示例	CH4与C2H6	CH3CH2CH2CH3与 （CH3）2CHCH3

五、本讲小结

甲烷是我们接触有机化学的第一种物质。学习有机化学首先要掌握有机物中：

1. 碳原子呈四价（即构成四个共价键），常见烷烃的结构和性质特点。如甲烷的分子结构是正四面体，其它烷烃与甲烷类似的立体结构；

2. 甲烷的主要化学性质是能发生取代反应。有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。在日光照射下，CH₄和Cl₂发生反应可生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃（俗名氯仿）、CCl₄四种卤代烃和氯化氢。

3. 烷烃的燃烧通式：

C_nH_2n+2 + O₂ nCO₂ +（n+1）H₂O

六、超前思维：

（一）乙烯

1. 分子结构

分子式： ；结构式： ；

结构简式： ；电子式： ；

其空间构型为： ，分子中6个原子处于 。

2. 化学性质

（1）氧化反应

举例： ； 。

（2）加成反应：

①概念： 。

②反应举例： 。

（二）苯

1. 苯的分子结构

（1）组成

分子式： ；结构式： ；

结构简式： 或 。

（2）结构特点

空间构型为 形，所有的原子都在 上。

（3）化学键：介于 和 之间的特殊的共价键。

2. 苯的性质

（1）物理性质

颜色

状态

气味

密度

毒性

溶解性

挥发性

（2）化学性质

①氧化反应（举例） 。

②取代反应（举例） 。

【模拟试题】（答题时间：60分钟）

一、选择题（18×3分）

1. 下列说法不正确的是 （ ）

A. 甲烷是一种无色、无味的气体，难溶于水

B. 甲烷也叫天然气

C. 化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，而且又都是经过亿万年才能形成的非再生能源

D. 烷烃的分子组成可以用通式C_nH_{2n +2}（n≥1）表示

2. 一定条件下，下列物质中可以跟甲烷发生化学反应的是 （ ）

A. 氧气 B. 溴水 C. 盐酸 D. 酸性KMnO₄溶液

3. 在光照条件下，将等物质的量的CH₄和Cl₂气体混合反应后，所得产物中物质的量最多的是 （ ）

A. CH₃Cl B. CHCl₃ C. CH₂Cl₂ D. HCl

4. 烷烃分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 （ ）

A. 形成四对共用电子对 B. 通过分子间作用力

C. 通过两个共价键 D. 通过离子键和共价键

5. 有四种物质：①金刚石 ②白磷 ③甲烷 ④四氯化碳，其中分子具有正四面体形的是 （ ）

A. ①②③ B. ①③④ C. ②③④ D. ①②③④

6. 代表有机物中几种同系物的相对分子质量的一组数字是 （ ）

A. 16、32、48 B. 2、16、30 C. 16、17、18 D. 16、30、44

7. 甲烷气体在氧气里燃烧生成二氧化碳和水的实验事实说明（ ）

A. 甲烷的分子式为CH₄ B. 甲烷气体中含有碳元素和氢元素

C. 甲烷气体中只含碳元素和氢元素 D. 甲烷的化学性质比较稳定

8. 下列化学反应中，光照对它几乎没有影响的是（ ）

A. 氯气与氢气的反应 B. 氯气与甲烷的反应

C. 次氯酸的分解反应 D. 甲烷的分解反应

*9. 根据以下数据推断丙烷的沸点可能是 （ ）

物质	甲烷	乙烷	丁烷	戊烷
沸点	－162℃	－89℃	－1℃	+36 ℃

A. 约－40℃ B. 低于－162 ℃ C. 低于－89℃ D. 高于+36℃

10. 某烷烃含有200个氢原子，那么该烃的分子式是 （ ）

A. C₉₇H₂₀₀ B. C₉₈H₂₀₀ C. C₉₉H₂₀₀ D. C₁₀₀H₂₀₀

**11. 在标准状况下将11.2L甲烷和22.4L氧气混合后点燃，恢复到原来的状态，气体的体积是（ ）

A. 11.2L B. 22.4L C. 33.6L D. 44.8L

12. 将一定量的甲烷燃烧后得到CO、CO₂和水蒸气，混合气体的质量是49.6g，通过无水氯化钙时，无水氯化钙增重25.2g，则CO₂的质量是 （ ）

A. 12.5g B. 13.2g C. 19.7g D. 24.4g

13. 在煤矿矿井里，必须采取安全措施，如通风、严禁烟火等，而且要随时检测瓦斯的体积分数，已知空气中甲烷的爆炸极限为5%～15%，氢气的爆炸极限为10%～70%。下列说法中不正确的是（ ）

A. 空气中混有可燃性气体遇明火或电火花都有可能引起爆炸

B. 空气中混有氢气比混有甲烷的安全隐患更大

C. 空气中混有甲烷时，当甲烷与氧气的体积比为1∶2时，爆炸最强烈

D. 空气中混有氢气时，当氢气与氧气的体积比为1∶2 时，爆炸最强烈

14. 最近我国开始从新疆开发天然气，“西气东输”是贯穿东西引气至上海的大工程，关于天然气的下列叙述中，不正确的是（ ）

A. 天然气和沼气的主要成分都是甲烷

B. 改液化石油气（主要成分为C₃H₈）为天然气做燃料，燃烧时应减小进空气量或增大进天然气量

C. 天然气燃烧的废气中SO₂等污染物的含量少

D. 天然气与空气混合点燃，不会发生爆炸

**15. 第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类 1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳一个CH₄分子或1个游离的H₂O分子。若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH₄分子，另外2个笼被游离的H₂O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为 （ ）

A. CH₄·14H₂O B. CH₄·8H₂O

C. CH₄·（23/3）H₂O D. CH₄·6H₂O

16. 在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭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是（ ）

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

*17. 甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体形结构，而不是正方形的平面结构，以下事实可作为论据的是（ ）

A. CH₃Cl只有一种结构 B. CH₂Cl₂只有一种结构

C. CHCl₃只有一种结构 D. CH₄只有一种结构

18. 1molCH₄与Cl₂发生取代反应，待反应完成后测得四种取代物物质的量相等，则消耗的Cl₂为（ ）

A. 0.5mol B. 2mol C. 2.5mol D. 4mol

二、非选择题（共46分）

19.（7分）我国已启动的“西气东输”工程，其中的“气”是指 ，其主要成分的分子式是 ，电子式为 ，结构式为 ；分子里各原子的空间分布呈 结构。最适于表示分子空间构型的模型是 ，能最真实地反映分子形状的模型是 。

20.（2分）某气态烃在标准状况下的体积为2.8 L，其质量为2 g，该烃中氢元素的质量分数为25%，则该烃的化学式为 。

21.（6分）化学式为C₈H_m的烷烃，m值等于 ；C_nH₂₂的烷烃，n值等于 ；相对分子质量为212的烷烃的分子式为 。

22.（6分）如下图，某气体X可能由H₂、CO、CH₄中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过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，则气体X可能是 。

23. （9分）如图所示，U型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，让混合气体缓慢的反应一段时间。

（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）经过几个小时的反应后，U型管右端的玻璃管中的水柱变化是 。

A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定

（3）U型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）试解释U型管右端的玻璃管中水柱变化的原因__________________________。

24.（6分）燃烧法是测定有机化合物化学式的一种重要方法。现在完全燃烧0.1 mol某烃，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓氢氧化钠溶液，浓硫酸增重3.6 g，浓氢氧化钠溶液增重4.4 g。求该烃的化学式，并写出其结构式。

25.（10分）将标准状况下甲烷和氧气的混合气体224mL，点燃后完全燃烧，将生成的气体通入100mL 0.02mol/L的石灰水中，得到0.1g白色沉淀，求原混合气体中甲烷和氧气的体积比。

【试题答案】

一、选择题：

题 号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
答 案	B	A	D	A	C	D	B	D	A
题 号	10	11	12	13	14	15	16	17	18
答 案	C	A	B	D	D	B	C	B	C

9.【解析】烷烃同系物中碳原子数越多，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。应是高于－89℃，低于－1℃。

11.【解析】本题用差量法解：

CH₄ + 2O₂ CO₂ + 2H₂O △V

1 2 2

11.2L 22.4L 22.4L

所以，反应后的体积为：11.2 + 22.4 – 22.4 = 11.2L

15. 【解析】46个水分子构成的8个笼中有6个容纳的是CH₄，而有2个容纳的是H₂O ，所以共有46 + 2= 48个水分子，故N（CH₄） ： N（H₂O ）=1 ： 8。

17.【解析】

和互为同分异构体。而四面体结构中无论哪种取代物都没有同分异构体。

二、非选择题：

19. 天然气 CH₄ 正四面体 球棍模型 比例模型

20. CH₄

21. 18 10 C₁₅H₃₂

22.（1）H₂ （2）CO （3）CH₄或CH₄、H₂或CH₄、CO或CH₄、CO、H₂或H₂、CO

23.（1）；（2）B；（3）BC（注意：体积消失是体积减小的极限）（4）由上述化学方程式可知，此反应中气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低，左侧气柱消失。

24. CH₄

25. 解：因一定量的CO₂通入一定量的石灰水中，可能生成CaCO₃，也可能生成CaCO₃与Ca（HCO₃）₂，则应分两种情况讨论。

（1）设CH₄的体积为x，若石灰水过量，有

CH₄ － CO₂ － CaCO₃

22.4L 100g

x×10^－3 0.1g

x=22.4mL

则氧气的体积为：224 mL－22.4 mL =201.6mL

因此，V（CH₄）∶V（O₂）=22.4mL∶201.6 mL =1∶9

（2）若CO₂过量，设完全沉淀100mL 0.02mol/L Ca（OH）₂中Ca²⁺消耗CO₂的体积为a，溶解部分CaCO₃ 用去CO₂ 的体积为b，CaCO₃的最大沉淀质量为c，有

CO₂ ＋ Ca（OH）₂ = CaCO₃↓ + H₂O

22.4L 1mol 100g

a×10^－3 0.02×0.1mol c

解得a=44.8mL c=0.2g

CO₂ ＋ CaCO₃ ＋H₂O=Ca（HCO₃）₂

22.4 L 100g

b×10^－3 （0.2g－0.1g）

解得b=22.4mL

则V（CH₄）=V（CO₂）=a＋b=44.8 mL＋22.4 mL =67.2mL

V（O₂）=224 mL－67.2 mL =156.8mL

因此，V（CH₄）∶V（O₂）=67.2 mL∶156.8 mL =3∶7