Question

（1）甲烷電子式為

 

，分子結(jié)構(gòu)為

 

．
（2）在1支大試管中收集一半體積的甲烷和一半體積的氯氣，將其倒置于飽和食鹽水中，放在光亮的地方，經(jīng)過一段時間后可觀察到混合氣的顏色

 

，試管中液面

 

，試管內(nèi)壁附著

 

．
（3）若將1mol甲烷和4mol的氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測得四種有機取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗氯氣為

 

mol，其反應(yīng)類型

 

，生成的產(chǎn)物有

 

種．

Answer 1

考點：電子式,結(jié)構(gòu)式,甲烷的化學(xué)性質(zhì)

專題：有機化學(xué)基礎(chǔ)

分析：（1）甲烷為共價化合物，分子中存在4個碳?xì)滏I，甲烷為 正四面體結(jié)構(gòu)；
（2）甲烷可以和氯氣放生取代反應(yīng)，生成的氯化氫極易溶于水，其中的有機產(chǎn)物為難溶于水的液體；
（3）根據(jù)四種取代物的物質(zhì)的量相等結(jié)合碳原子守恒計算取代物的物質(zhì)的量，再根據(jù)被取代的氫原子和氯氣分子之間的關(guān)系式計算消耗氯氣的物質(zhì)的量，該反應(yīng)為取代反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物有5種．

解答： 解：（1）甲烷分子中存在4個碳?xì)滏I，碳原子最外層為8個電子，甲烷的電子式為：；甲烷為 正四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：；正四面體；
（2）甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成的產(chǎn)物均無色，所以試管中氣體顏色會變淺，由于生成的氯化氫極易溶于水，所以液面會上升；生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是不溶于水的油狀的液體，
故答案為：逐漸變淺；上升；油狀液滴；
（3）1mol甲烷中含有4molH，若完全被氯氣取代，需要消耗4mol氯氣，說明氯氣足量；1mol甲烷完全與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，若生成相同物質(zhì)的量的四種取代物，所以每種取代物的物質(zhì)的量是0.25mol，甲烷和氯氣的取代反應(yīng)中，被取代的氫原子的物質(zhì)的量與氯氣的物質(zhì)的量相等，
所以生成0.25molCH₃Cl需要氯氣0.25mol氯氣，
生成0.25molCH₂Cl₂需要氯氣0.5mol，
生成0.25molCHCl₃需要氯氣0.75mol氯氣，
生成0.25molCCl₄需要氯氣1mol，
所以總共消耗氯氣的物質(zhì)的量為：0.25mol+0.5mol+0.75mol+1mol=2.5mol；
該反應(yīng)為取代反應(yīng)，反應(yīng)生成產(chǎn)物為：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄和HCl總共5種，
故答案為：2.5mol；取代反應(yīng)；5．

點評：本題考查了甲烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、電子式的書寫，題目難度中等，注意明確甲烷的取代反應(yīng)中被取代的氫原子和氯氣之間的關(guān)系是解本題的關(guān)鍵．