Question

如圖所示，U型管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣（體積比為1：4）的混和氣體，假定氯氣在水中溶解度可以忽略．將該裝置放置在有光亮的地方，讓混和氣體緩慢地反應一段時間．
（1）假設甲烷與氯氣充分反應，且只產(chǎn)生一種有機物，請寫出化學方程式．
（2）經(jīng)過幾個小時的反應后，U型管左端產(chǎn)生的現(xiàn)象是：

 

、

 

、

 

右端的玻璃管中水柱變化是．
（3）試解釋U型管右端的玻璃管中水柱變化的原因．
（4）在反應生成物中：常用作有機溶劑的是

 

、，常用作滅火劑的是；

 

分子只有一種結(jié)構(gòu)的事實能有效證明CH4是        結(jié)構(gòu)而非平面正方形結(jié)構(gòu)．
（5）寫出符合下列條件的甲烷的一種同系物的結(jié)構(gòu)簡式
A．氫原子數(shù)為十二  B．一氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)．

Answer 1

考點：甲烷的取代反應

專題：有機物的化學性質(zhì)及推斷

分析：（1）根據(jù)甲烷和氯氣發(fā)生取代反應的實質(zhì)來回答判斷；
（2）根據(jù)甲烷和氯氣反應以及大氣壓強原理來判斷；
（3）根據(jù)大氣壓強原理來判斷U型管右端的玻璃管中水柱變化；
（4）根據(jù)在反應生成物中，一氯甲烷為氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷是液體，常用作有機溶劑的是三氯甲烷、四氯甲烷，常用作滅火劑的是四氯甲烷；CH₂Cl₂只代表一種物質(zhì)，可以判斷甲烷分子是空間正四面體結(jié)構(gòu)，而不是平面正方形結(jié)構(gòu)；
（5）A、根據(jù)烷烴的通式可知，2n+2=12，n=5，則烷烴為戊烷，有正戊烷、異戊烷、新戊烷三種同分異構(gòu)體；
B、一氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)，說明戊烷只有一種氫原子，該戊烷為新戊烷．

解答： 解：（1）甲烷中的氫原子可以被氯原子取代，甲烷與氯氣反應充分，且只產(chǎn)生一種有機物即四氯化碳的化學方程式為：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
答：甲烷與氯氣充分反應，且只產(chǎn)生一種有機物的化學方程式為CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
（2）經(jīng)過幾個小時的反應后，消耗氯氣，反應中氣體的物質(zhì)的量減少，氣體顏色變淺，生成油狀液體，所以壓強減小，且生成的HCl能夠溶解于水，U型管左端液面上升，U型管右端的玻璃管中水柱降低；
故答案為：氣體顏色變淺；生成油狀液體；液面上升；玻璃管中水柱降低；
（3）反應后，反應中氣體的物質(zhì)的量減少，且生成的HCl能夠溶解于水，所以左側(cè)壓強減小至零，故右側(cè)玻璃管中的水柱降低；
故答案為：反應后氣體的物質(zhì)的量減少，且生成的HCl能夠溶解于水，所以左側(cè)壓強減小至零，故右側(cè)玻璃管中的水柱降低；
（4）在反應生成物中有四種有機物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，常用作有機溶劑的是三氯甲烷、四氯甲烷，常用作滅火劑的是四氯甲烷；CH₂Cl₂只代表一種物質(zhì)，可以判斷甲烷分子是空間正四面體結(jié)構(gòu)，而不是平面正方形結(jié)構(gòu)；
故答案為：三氯甲烷；四氯甲烷；四氯甲烷；正四面體；
（5）A、根據(jù)烷烴的通式可知，2n+2=12，n=5，則烷烴為戊烷，有正戊烷、異戊烷、新戊烷三種同分異構(gòu)體；
B、一氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)，說明戊烷只有一種氫原子，該戊烷為新戊烷，結(jié)構(gòu)簡式為，
答：符合下列條件的甲烷的一種同系物的結(jié)構(gòu)簡式．

點評：本題考查學生甲烷和氯氣的化學反應原理知識，注意平時知識的積累是解題的關鍵，難度不大．