高中化学复习知识点甲烷的相关计算.docx

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高中化学复习知识点甲烷的相关计算

高中化学复习知识点：

甲烷的相关计算

一、单选题

1．两种气态烃的混合物共1L，在空气中完全燃烧得到1.8LCO2，2L水蒸气

相同状况下测定

，下列说法合理的是（）

A．一定含甲烷，不含乙烷B．一定含乙烷，不含甲烷

C．一定是甲烷和乙烯的混合物D．以上说法都不正确

2．一定量的甲烷在O2不足的情况下燃烧，得到CO、CO2和H2O的总质量为14.4g，若其中水的质量为7.2g，则CO的质量是（　　）。

A．2.8gB．4.4gC．5.6gD．在2.8g～5.6g之间

3．天然气的主要成分CH4也是一种会产生温室效应的气体，对于相同分子数的CH4和CO2，CH4产生的温室效应更明显。

下面是有关天然气的几种叙述：

①天然气与煤、柴油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明显；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。

其中正确的是

A．①和②B．只有①C．只有③D．①②③

4．将1molCH4与一定量Cl2发生取代反应后测得四种有机产物的物质的量相等，则消耗的Cl2为

A．0.5molB．2molC．2.5molD．4mol

5．将一定量的甲烷燃烧后得到CO、CO2和水蒸气，混和气体的质量是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．12.5gB．13.2gC．19.7gD．24.4g

6．在标准状况下，22.4LCH4与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为（）

A．0.5molB．2molC．2.5molD．4mol

7．将1molCH4和适量的氧气在密闭容器中点燃，充分反应后，甲烷和氧气均无剩余，且产物均为气体（101kPa,120℃），其总质量为72g，下列有关叙述不正确的是（）

A．若将产物通过碱石灰，则可全被吸收，若通过浓硫酸，则不能被完全吸收

B．产物的平均摩尔质量为24g/mol

C．若将产物通过浓硫酸充分吸收后恢复至（101kPa,120℃），则压强变为原来的1/3

D．反应中消耗的氧气为56g

8．下列关于有机物结构或性质说法正确的是

A．向某溶液中滴加溴水溶液变紫色，据此可检验苯酚的存在

B．光照条件下1molCH4与3molCl2反应可制得1molCHCl3

C．含羟基的醇均能发生氧化反应得到相应的醛

D．lmol甲基中含9mol电子

9．已知甲烷在不同条件下有两种热分解反应：

①CH4（g）

C（s）＋2H2（g）；②2CH4（g）

C2H2（g）＋3H2（g）。

现将两份标准状况下等体积的甲烷分别通入两个容积可变的密闭容器中，按①式和②式热解，待完全反应后，恢复至标准状况，则两容器中气体体积关系正确的是（　　）

A．①和②相等B．①小于②C．①大于②D．无法判断

二、多选题

10．沸点最低的一种烷烃x和它的同系物y以2﹕1的摩尔比混合，混合气的密度与x相邻同系物相等，则y的结构式可能是

A．CH3CH2CH3B．CH3CH2CH2CH3

C．CH3CH2CH（CH3）2D．CH3CH（CH3）2

三、综合题

11．三个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生？

（1）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：

__________________________________。

（2）CH4和Cl2发生的一系列反应都是___________（填反应类型）反应，请写出CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式：

________________________________。

（3）若要使0.5molCH4完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代产物，则生成HCl的物质的量为_________。

A．2.5molB．2molC．1.25molD．0.5mol

12．大多金属碳化物能与水剧烈反应，生成相应氢氧化物和气态烃，如：

Na4C+4H2O→4NaOH+CH4↑，MgC2+2H2O→Mg（OH）2+C2H2↑现有CaC2与某常见金属碳化物A的混合物，与足量盐酸反应，得一澄清溶液，并有大量气体产生，将气体通过碱石灰干燥除杂后，测其体积为V1，将所得气体充分燃烧，生成的CO2的体积为V2，相同条件下，V1：

V2=5：

7：

向澄清溶液中逐渐加入足量Na2CO3溶液后，再继续加入NaOH溶液，沉淀物质的量变化如下图所示，试回答下列问题：

（1）已知A中的金属元素是短周期元素，则该元素是：

（写元素符号），写出CaC2与浓盐酸反应的化学方程式：

______；

（2）根据Vl：

V2=5：

7，可算出混合烃中平均每Imol烃分子含有____molC，由此可知气态混合烃中含有乙炔和_______，

（3）A的化学式为______；

（4）原混合物中CaC2的物质的量为_____mol，A的质量为____g。

参考答案

1．A

【解析】

【详解】

两种气态烃的混合物共1L，在空气中完全燃烧得到1.8L CO2，2L水蒸气，相同体积下气体的体积之比等于物质的量之比，该混合烃的平均分子式为C1.8H4，则混合气体分子组成肯定含有小于1.8和大于1.8的烃，小于1.8的烃只能为甲烷，由于甲烷含有4个H原子，混合烃平均含有4个H原子，则另一种也肯定含有4个H，可能为乙烯、丙炔等物质，一定不存在乙烷，

故选：

A。

【点睛】

根据相同体积下气体的体积之比等于物质的量之比可得平均分子式为C1.8H4，利用平均值法可解答该题。

2．A

【解析】

【详解】

先由

可知生成物中H2O为0.4mol，再由组成关系式H2O～2H可知，生成物中所含H为0.8mol，则由甲烷组成关系式CH4～4H可知，反应物中甲烷为0.2mol；设生成物中CO、CO2分别为xmol、ymol，由碳元素守恒可得：

x+y=0.2，由n•M可知，28x+44y+7.2=14.4，解上述方程组可得：

x=0.1、y=0.1，则CO、CO2的质量分别为2.8g、4.4g；答案选A。

【点睛】

本类题的解题策略：

（1）掌握基本概念，找出各化学量之间的关系；

（2）找出解题的突破口，在常规解法和计算技巧中灵活选用。

顺利解答该类题目的关键是：

一方面要仔细审题，注意关键字词，熟悉常见的“陷阱”；另一方面是要把各种量转化为物质的量，以此为中心进行计算。

3．A

【解析】

【详解】

①天然气与煤、柴油相比燃烧时生成的污染物较少，而且天然气的热值大，故天然气是较清洁的能源，故①正确；

②CH4的相对分子质量为：

12+4=16；CO2的相对分子质量为：

12+16×2=44；因为16<44，故相同质量的上述两种气体，CH4的物质的量更大，产生温室效应更明显的是CH4，故②正确；

③天然气燃烧生成二氧化碳，二氧化碳过多会使全球气候变暖，带来温室效应，故③错误。

答案选A。

【点睛】

甲烷和二氧化碳都属于温室效应气体，造成酸雨的主要是氮氧化物和硫氧化物。

4．C

【解析】

【详解】

1mol CH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后测得4种取代物物质的量相等，则CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量都是0.25mol，CH4与Cl2发生取代反应时消耗的氢原子和氯气的物质的量之比是1：

1，生成0.25molCH3Cl需要Cl2的物质的量为0.25mol，生成0.25molCH2Cl2需要Cl2的物质的量为0.25mol×2=0.5mol，生成0.25molCHCl3需要Cl2的物质的量为0.25mol×3=0.75mol，生成0.25molCCl4需要Cl2的物质的量为0.25mol×4=1mol，所以总共消耗的氯气的物质的量=（0.25+0.5+0.75+1）mol=2.5mol，故选C。

【点睛】

本题考查了甲烷的取代反应，根据碳原子守恒判断四种有机物的物质的量是解题的关键。

本题的易错点为：

发生取代反应时甲烷消耗的H原子和氯气的物质的量之比为1：

1，不是2:

1。

5．B

【解析】

【分析】

【详解】

将一定量的甲烷燃烧后得到CO、CO2和水蒸气，混和气体的质量是49.6g，通过无水氯化钙时，无水氯化钙增重25.2g为水的质量，水的物质的量是25.2g÷18g/mol＝1.4mol，根据氢原子守恒可知甲烷的物质的量是1.4mol÷2＝0.7mol，根据碳原子守恒可知一氧化碳和二氧化碳的物质的量之和是0.7mol，二者的质量之和是49.6g－25.2g＝24.4g，则[0.7mol－n（CO2）]×28g/mol+n（CO2）×44g/mol＝24.4g，解得n（CO2）＝0.3mol，所以生成的CO2的质量是0.3mol×44g/mol＝13.2g。

答案选B。

6．C

【解析】

【详解】

根据C守恒，1molCH4与氯气发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，该四种取代物中n（Cl）=0.25mol×（1+2+3+4）=2.5mol，根据取代反应特点，1/2的氯原子进入氯化氢，所以n（HCl）=2.5mol，故生成物中所含氯原子共2.5mol+2.5mol=5mol，参加反应的氯气为n（Cl2）=2.5mol，答案选C。

7．A

【解析】

【详解】

1molCH4的质量为16g，因此反应的O2质量为72g－16g＝56g，O2的物质的量为1.75mol。

根据反应CH4＋2O2

CO2＋2H2O，反应中CH4不能充分燃烧，因此燃烧产物为CO、CO2和H2O，通过碱石灰，CO不能被吸收；要使1molCH4完全燃烧，题中缺少0.25molO2，即0.5molO，因此产物中含有0.5molCO，还含有0.5molCO2和2molH2O（g），所以产物总的物质的量为3mol，则M＝72/3＝24g/mol。

产物通过浓硫酸，H2O（g）被吸收，剩余CO和CO2的混合气体，总物质的量为1mol，在同温同体积条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，故将产物通过浓硫酸充分吸收后恢复至（101kPa,120℃），则压强变为吸收前的

。

综上所述，本题A不正确，故选A。

8．D

【解析】

【详解】

A．苯酚和氯化铁发生显色反应，和浓溴水发生取代反应生成三溴苯酚白色沉淀，现象不正确，故A错误；B．甲烷与氯气的取代反应为链锁反应，则光照条件下1molCH4与3molCl2反应生成多种卤代烃的混合物，故B错误；C．连接醇羟基的碳原子上含有2个H原子的醇能被氧化生成相应的醛，如CH3CHOHCH3被氧化生成酮，故C错误；D.1个甲基中含有9个电子，则1mol甲基中含有9mol电子，故D正确；故答案为D。

9．A

【解析】

反应①生成物C为固体，所以反应后的气体体积为反应前的2倍，反应②的生成物全为气体，反应后的气体体积也为反应前的2倍，也就是两个反应前后的气体体积比均为1：

2，等体积的甲烷发生反应①和反应②后得到的气体体积相等。

答案选A。

点睛：

本题是从气体体积变化的角度来考查甲烷的热解反应，注意根据反应的化学方程式分析。

根据反应的化学方程式中气体变化进行判断，注意反应①中C为固体的特征，由此解答。

10．BD

【解析】

【分析】

【详解】

随着碳原子数的递增，烷烃的熔沸点逐渐升高，所以沸点最低的一种烷烃应该是甲烷，即x为甲烷；甲烷的相邻同系物是乙烷，因此如果设y的相对分子质量是M，则根据题意可知，混合气的平均相对分子质量是30，则

，解得M＝58，所以根据烷烃的通式CnH2n＋2可知，应该是丁烷，丁烷有正丁烷和异丁烷，答案选BD。

11．①无明显现象②爆炸③黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成取代CH4+Cl2

CH3Cl+HClC

【解析】

【分析】

（1）①根据甲烷和氯气反应的条件解答；

②点燃的镁条放热；

③根据甲烷与氯气反应的产物的性质解答；

（2）甲烷和氯气发生反应，甲烷分子中的氢原子被氯原子取代．

（3）先根据碳原子守恒计算四种有机物的物质的量，氯气发生的取代反应是1个氯原子替换出1个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢，从氢原子、氯原子守恒的角度分析；

【详解】

（1）①甲烷与氯气反应须在光照的条件下反应，所以，在黑暗的条件下，无明显现象；

②镁和氧气在点燃的条件下发生反应，放出的热量，同时产生耀眼的强光，使CH4和Cl2混合气体能在光照时发生取代反应，该反应放出热量，是气体体积急剧膨胀发生爆炸现象；

③甲烷与氯气反应，可生成有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等，其中二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷为油状液体，因此放在有光线的房子里，黄绿色的氯气被逐步反应消耗，会看到气体的颜色变浅，有油状液滴生成；

（2）甲烷与氯气在光照下发生取代反应，甲烷分子中的氢原子被氯气分子中的氯原子取代，生成一氯甲烷和氯化氢，故答案为取代；CH4+Cl2

CH3Cl+HCl；

（3）0.5molCH4生成等物质的量的4种取代产物，即0.125molCH3Cl、0.125molCH2Cl2、0.125molCHCl3、0.125molCCl4，生成HCl的物质的量为n（HCl）=0.125mol×l+0.125mol×2+0.125mol×3+0.125mol×4=1.25mol，故合理选项是C。

【点睛】

本题考查甲烷的性质、反应现象、反应特点及反应产物的有关计算的知识，注意甲烷与氯气发生取代反应的特点以及生成物的性质，要从固体、液体、气体三个方面描述反应现象。

12．CaC2+2HCl→C2H2↑+CaCl21.4甲烷Al4C30.428.8

【解析】

【分析】

根据题干信息中物质的性质分析书写反应方程式；根据原子守恒分析混合烃中物质的组成；根据化合物中元素化合价书写化合物的化学式；根据图示中沉淀的变化计算混合物中物质的含量。

【详解】

（1）由图可知，沉淀能溶于NaOH溶于，应为氢氧化铝，故A中金属元素为Al；CaC2与浓盐酸反应生成氯化钙与乙炔，反应方程式为：

CaC2+2HCl→C2H2↑+CaCl2；

（2）烃与二氧化碳的体积之比为5：

7，根据原子守恒可知，混合烃中平均每1mol烃分子含有C原子为1mol×7/5=1.4mol，由于含有乙炔，则另外烃分子中C原子数目小于1.4，则只能为甲烷；

（3）A为Al元素金属碳化物，且与盐酸反应生成甲烷，则C表现-4价，则A的化学式为：

Al4C3；

（4）图中沉淀为xmol时，正好完全生成Ca2CO3、Al（OH）3，而继续加NaOH，Al（OH）3可以继续溶解，而CaCO3不溶解，所以CaCO3的物质的量为0.4mol，根据Ca元素守恒，CaC2的物质的量为0.4mol，则生成C2H2为0.4mol，假设Al4C3为ymol，则生成甲烷为3ymol，则（0.4+3y）mol：

（0.4×2+3y）mol=5：

7；解得y=0.2，故Al4C3的质量为0.2mol×144g/mol=28.8g。