高中第一节 烷烃达标测试

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2.1 烷烃（精练）

1．（2022秋·江苏·高二校联考学业考试）下列有机物属于烷烃的是
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】烷烃通式为CnH2n+2，其元素组成只含C、H元素，碳原子之间全部以单键互相结合，其余价键全部与氢原子结合，故答案为C。
2．（2021秋·广西贺州·高二校考阶段练习）2017年诺贝尔化学奖授予了研发冷冻电镜的科学家。使用冷冻电镜时，需将样品放入液态乙烷中进行冷冻，有关说法正确的是
A．乙烷易溶于水 B．常温下乙烷为液体
C．乙烷属于不饱和烃 D．乙烷不与样品发生反应
【答案】D
【解析】】A．乙烷属于烃类物质，难溶于水，故A错误；
B．常温下乙烷为气体，故B错误；
C．乙烷中每个C原子形成4个单键，为饱和烃，故C错误；
D．使用冷冻电镜时，需将样品放入液态乙烷中进行冷冻，证明乙烷不与样品反应，故D正确；
故答案选D。
3．（2022秋·上海嘉定·高二上海市育才中学校考期中）下列烷烃的沸点是：甲烷，乙烷：，丁烷，戊烷：。根据以上数据，推断丙烷的沸点可能是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】】由烷烃沸点数据可以看出，烷烃中碳原子个数越多，沸点越高，故丙烷的沸点应高于乙烷、低于丁烷，即介于～之间，故选A。
4．（2022秋·上海崇明·高二校考阶段练习）下列物质中密度最大的是
A．戊烷 B．己烷 C．辛烷 D．庚烷
【答案】C
【解析】烷烃的密度随着烷烃的相对分子质量的增大而增大，选项中的四种物质，辛烷的相对分子质量最大，则其密度最大，故答案选C。
5．（2022春·辽宁沈阳·高二校考开学考试）下列说法不正确的是
A．烷烃分子中碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合
B．分子组成符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃
C．正丁烷分子中的4个碳原子在一条直线上
D．有机化合物中的三键含有一个σ键和两个π键
【答案】C
【解析】A．烷烃分子中碳原子间均以单键结合成链状，碳原子剩余价键全部与氢原子结合，故A正确；
B．烷烃分子中碳原子间均以单键结合成链状，碳原子剩余价键全部与氢原子结合，烷烃的通式为CnH2n+2，则分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃，故B正确；
C．正丁烷分子中碳原子为饱和碳原子，空间构型为四面体形，所以分子中4个碳原子不在一条直线上，故C错误；
D．有机化合物中的三键含有一个头碰头的σ键和两个肩并肩的π键，故D正确；
故选C。
6．（2022秋·上海嘉定·高二上海市育才中学校考期中）甲烷分子是以碳原子为中心的四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是
A．一氯甲烷不存在同分异构体 B．二氯甲烷不存在同分异构体
C．三氯甲烷不存在同分异构体 D．四氯化碳都由极性键构成
【答案】B
【解析】A．无论甲烷分子是正四面体结构，还是平面正方形结构，CH3Cl都不存在同分异构体，A错误；
B．如果CH2Cl2有两种结构，则需要相邻或者对角线上的H被Cl取代，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此只有正四面体结构才符合，B正确；
C．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构还是平面正方形结构，CH3Cl都不存在同分异构体，C错误；
D．无论甲烷分子是正四面体结构，还是平面正方形结构，与CCl4中共价键类型无关，D错误；
故答案为：B。
7．（2022秋·广东广州·高二执信中学校考期中）碳原子数小于或等于6的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构体的结构有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
【答案】B
【解析】烷烃分子中，同一个碳上的氢原子等效，连在同一个碳原子上的氢原子等效，具有镜面对称的碳原子上的氢原子等效，烷烃的一氯取代物只有一种，说明该烷烃中只有一种等效氢原子，在碳原子数n≤6的所有烷烃的同分异构体中，其一氯取代物只有一种的烷烃分别是：甲烷、乙烷、2，2﹣二甲基丙烷，共3种；
答案选B。
8．（2022春·吉林白城·高二校考期中）主链上有五个碳原子的庚烷的同分异构体共有
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
【答案】C
【解析】主链上有五个碳原子的庚烷的侧链可能为1个乙基或2个甲基，符合条件的同分异构体共有5种，分别为2，3—二甲基戊烷、2，4—二甲基戊烷、3，3—二甲基戊烷、2，2—二甲基戊烷、3—乙基戊烷，故选C。
9．（2022春·湖南怀化·高二校考阶段练习）下列烷烃的沸点按由低到高的顺序排列正确的是
①    ②③④
A．①②③④ B．④③①② C．③④①② D．②①③④
【答案】D
【解析】一般，随着碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐升高。碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。所以题给4种烷烃的沸点由低到高的顺序为②①③④，D项正确。
10．（2022春·吉林长春·高二长春市实验中学校考期中）下列有关链状烷烃的叙述错误的是
A．通式为，随n的增大，烷烃的沸点逐渐升高
B．烷烃在空气中都能燃烧，发生氧化反应
C．在光照条件下，烷烃能与氯气、溴的四氯化碳溶液等发生取代反应
D．烷烃分子中C原子均采取杂化
【答案】C
【解析】A．链状烷烃通式为，随n的增大，相对分子质量增大，范德华力增大，烷烃的沸点逐渐升高，故A正确；
B．烷烃在空气中都能燃烧生成二氧化碳和水，发生氧化反应，故B正确；
C．在光照条件下，烷烃能与氯气、溴蒸气等纯净的卤素单质发生取代反应，不能与溴的四氯化碳溶液反应，故C错误；
D．烷烃分子中C原子价层电子对数为4，则均采取杂化，故D正确。
综上所述，答案为C。
11．（2022春·北京海淀·高二北京市八一中学校考期中）下列关于有机化合物的说法，不正确的是
A．属于烷烃、与乙烷互为同系物 B．名称为2－甲基丙烷
C．一氯取代产物有4种 D．所有碳原子都是杂化
【答案】C
【解析】A．该有机物是异丁烷，属于烷烃，结构和乙烷相似，与乙烷互为同系物，A正确；
B．就结构简式可判断名称为2－甲基丙烷，B正确；
C．分子中含有2类氢原子，其一氯取代产物有2种，C错误；
D．所有碳原子都是饱和碳原子，因此均是杂化，D正确；
答案选C。
12．（2022湖南）下列有机物的命名错误的是
A．3，3-二甲基-4-乙基戊烷 B．3，3，4-三甲基己烷
C．3，4-二甲基己烷 D．2，3，3-三甲基己烷
【答案】A
【解析】A．3，3-二甲基-4-乙基戊烷：该命名中没有选择最长的碳链为主链，不满足取代基编号之和最小，该物质正确命名为：3，3，4-三甲基己烷，故A错误；
B．符合烷烃的系统命名方法，故B正确；
C．符合烷烃的系统命名方法，故C正确；
D．符合烷烃的系统命名方法，故D正确；
故选A。
13．（2022秋·宁夏石嘴山·高二石嘴山市第三中学校考期中）某烷烃一个分子里含有9个碳原子，其一氯代物只有两种，这种烷烃的名称是
A．正壬烷 B．2，6-二甲基庚烷
C．2，2，4，4-四甲基戊烷 D．2，3，4-三甲基己烷
【答案】C
【解析】A．正壬烷分子中有5种等效H原子，一氯代物有5种，选项A不符合题意；
B．2，6­二甲基庚烷分子中有4种等效H原子，一氯代物有4种，选项B不符合题意；
C．2，2，4，4­四甲基戊烷分子中有2种等效H原子，一氯代物只有2种，选项C符合题意；
D．2，3，4­三甲基己烷分子中有8种等效H原子，一氯代物有8种，选项D不符合题意；
答案选C。
14．（2022春·辽宁朝阳·高二建平县实验中学校考阶段练习）下列烷烃的命名正确的是
A．2－甲基己烷 B．2－乙基戊烷
C．3－甲基丁烷 D．1，3，3－三甲基丙烷
【答案】A
【解析】A．2－甲基己烷符合烃的命名规则，命名正确，A符合题意；    
B．2－乙基戊烷命名时主链选错，正确名称为3-甲基己烷，B不合题意；
C．3－甲基丁烷命名时编号错误，正确名称为2-甲基丁烷，C不合题意；    
D．1，3，3－三甲基丙烷命名时主链选错，编号错误，正确的名称为2-甲基戊烷，D不合题意；
故答案为：A。
16．（2022·全国·高二专题练习）用系统命名法命名下列烷烃
(1)________
(2)_______
(3)_______
(4)_________
(5)_______
【答案】(1)2-甲基丁烷
(2)2，4-二甲基己烷
(3)2，5-二甲基-3-乙基己烷
(4)3，5-二甲基庚烷
(5)2，4-二甲基-3-乙基己烷
【解析】(1)
根据烷烃的命名原则，对该烃找主链和编号如图，故该烃的名称为：2-甲基丁烷，故答案为：2-甲基丁烷；
(2)
根据烷烃的命名原则，对该烃找主链和编号如图，故该烃的名称为：2，4-二甲基己烷，故答案为：2，4-二甲基己烷；
(3)
根据烷烃的命名原则，对该烃找主链和编号如图，故该烃的名称为：2，5-二甲基-3-乙基己烷，故答案为：2，5-二甲基-3-乙基己烷；
(4)
根据烷烃的命名原则，对该烃找主链和编号如图，故该烃的名称为：3，5-二甲基庚烷，故答案为：3，5-二甲基庚烷；
(5)
根据烷烃的命名原则，对该烃找主链和编号如图，故该烃的名称为：2，4-二甲基-3-乙基己烷，故答案为：2，4-二甲基-3-乙基己烷。
17．（2022·高一课时练习）写出分子式为C5H12的有机物的同分异构体：_______。
【答案】CH3CH2CH2CH2CH3、、
【解析】分子式为C5H12的有机物，存在碳骨架异构，同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH3、、。
18（2022春·北京顺义·高一杨镇第一中学校考期中）I.①1H和2H②CH4和CH3CH3③CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH
(1)属于同位素的是_______；
(2)属于同系物的是_______；
(3)属于同分异构体的是_______。

II.A~E等几种烃分子的球棍模型如图所示，据此回答下列问题。
(4)E的化学式为________，A的二氯取代物有_______种。
(5)A与氯气在光照条件下的化学反应的反应类型_______
(6)C与溴水发生的化学反应方程式 _______
(7)某种烷烃完全燃烧后生成了17.6g CO2和9.0g水。推测其分子式为______
【答案】(1)①
(2)②
(3)③
(4)     C3H8     1
(5)取代反应
(6)CH2=CH2+Br2=CH2BrCH2Br
(7)C4H10
【解析】（1）由分析可知，属于同位素的是①；
（2）属于同位素的是②；
（3）属于同分异构体的是③；
（4）由结构简式可知，E的化学式为C3H8，A甲烷，分子正四面体结构，其二氯取代物有1种。
（5）A与氯气在光照条件下的化学反应为氢原子被氯原子取代的反应，属于取代反应；
（6）C为乙烯，与溴水发生发生加成反应，CH2=CH2+Br2=CH2BrCH2Br；
（7）某种烷烃完全燃烧后生成了17.6g CO2和9.0g水，二氧化碳、水的物质的量分别为0.4mol、0.5mol，则碳原子与氢原子的数目比为2:5，烷烃通式为CnH2n+2，则n：（2n+2）=2:5，n=4，推测其分子式为C4H10。

1．（2022春·黑龙江鸡西·高二鸡西市第四中学校考期中）C6H14的各种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯取代物的数目与下列叙述不相符的是
A．4个甲基，能生成4种一氯代物 B．3个甲基，能生成4种一氯代物
C．3个甲基，能生成5种一氯代物 D．2个甲基，能生成3种一氯代物
【答案】A
【解析】A．含4个甲基，则有(CH3)2CHCH(CH3)2和(CH3)3CCH2CH3两种结构，前一种有2种一氯代物，后一种有3种一氯代物，即不可能生成4种一氯代物，A错误；    
B．3个甲基，结构为(CH3CH2)2CHCH3，能生成4种一氯代物，B正确；
C．含3个甲基，结构为(CH3)2CHCH2CH2CH3有5种一氯代物，C正确；
D．含2个甲基，为CH3CH2CH2CH2CH2CH3，有3种H原子，则有3种一氯代物，D正确；
故答案为：A。
2．（2022·高二课时练习）下列有机物命名及其一氯代物的种数均正确的是

命名
一氯代物
A
2-甲基-2-乙基丙烷
3
B
3，4-二甲基已烷
3
C
2，2，3-三甲基戊烷
6
D
2，3-二甲基-4-乙基已烷
7
【答案】D
【解析】A．“2—乙基”是错误的，因为选择的主链不是最长的，故A错误；
B．3，4-二甲基已烷分子中含有4种不同化学环境的氢原子，其一氯代物有4种，故B错误；
C．2，2，3－三甲基戊烷的一氯代物的同分异构体有5种，故C错误；
D．2，3－二甲基－4－乙基己烷的一氯代物有７种，故D正确。
故选D。
3．（2022春·北京西城·高二北京铁路二中校考期中）完全燃烧某脂肪烃，测得碳的质量分数为84%，氢的质量分数为16%，又测得其密度为相同条件下氢气的50倍。下列说法不正确的是
A．该脂肪烃属于烷烃，其分子式为C7H16
B．该脂肪烃能发生取代反应，不能发生加成反应
C．该脂肪烃主链有4个碳原子的结构有2种
D．该脂肪烃主链有5个碳原子的结构有5种
【答案】C
【解析】A．由分析可知，该脂肪烃属于烷烃，其分子式为C7H16，A正确；
B．由分析可知，该烃的分子式为：C7H16，属于烷烃，能发生取代反应，不能发生加成反应，B正确；
C．该脂肪烃主链有4个碳原子的结构只有1种，为(CH3)3CCH(CH3)2，C错误；
D．该脂肪烃主链有5个碳原子的结构有5种，分别为(CH3)3CCH2CH2CH3、(CH3)2CHCH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH(CH3)2、CH3CH2C(CH3)2CH2CH3、CH3CH2CH(CH2CH3)2，D正确；
答案选C。
4．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨市第三十二中学校校考期末）进行一溴取代反应后，只能生成四种沸点不同的有机产物的烷烃是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】A．中含有5种不同环境的氢原子，进行一溴取代后能生成5种不同沸点的有机物，故A不符合题意；
B．中含有4种不同环境的氢原子，进行一溴取代后能生成4种不同沸点的有机物，故B符合题意；
C．中含有2种不同环境的氢原子，进行一溴取代后能生成2种不同沸点的有机物，故C不符合题意；
D．中含有3种不同环境的氢原子，进行一溴取代后能生成3种不同沸点的有机物，故D不符合题意；
答案选B。
5．（2022秋·上海宝山·高二上海交大附中校考期中）某课外活动小组利用下图所示装置探究甲烷与氯气的反应，回答下列问题：

(1)实验中可观察到的实验现象有：气体颜色逐渐变浅，量筒内壁出现油状液滴_______，_______等。
(2)反应后量筒内气体产物的电子式为____，油状液滴中非极性分子的空间构型为_____。
(3)实验室制备甲烷的反应方程式_______。
(4)从平衡移动的角度解释用排饱和食盐水的方法收集Cl2的原因_______。
(5)实验中生成的油状液滴中的氯仿能被空气氧化，产生剧毒气体——光气，反应的方程式为2CHCl3+O2=2COCl2+2HCl，为防止事故发生，在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是_______。
A．氢氧化钠溶液 B．硝酸银溶液 C．稀盐酸 D．湿润的蓝色石蕊试纸
(6)若用乙烷代替甲烷进行实验，则有机产物有_______种。
【答案】(1)     量筒中液面上升     食盐水中会析出少量固体
(2)          正四面体形
(3)CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑
(4)氯气和水的反应是可逆反应，食盐水中Cl-浓度增大，会使化学平衡逆向移动，降低水的溶解度，因此有利于Cl2的收集
(5)B
(6)9
【解析】（1）Cl2与CH4在光照条件下发生取代反应产生CH3Cl、HCl，取代反应逐步进行，反应产生的CH3Cl会进一步与Cl2发生取代反应产生CH2Cl2、CHCl3、HCl4，每一步取代反应都会产生HCl，反应消耗Cl2，使气体颜色变浅；反应产生的CH2Cl2、CHCl3、HCl4都是液体物质，不溶于水，因此会看到有油状液滴；气体消耗，导致量筒中液面上升；Cl-浓度增大，导致在饱和食盐水中有少量固体析出。因此看到的现象是量筒内壁出现油状液滴；气体颜色变浅；饱和食盐水中有少量固体析出；量筒中液面上升；
（2）反应后量筒内剩余的气体产物是CH3Cl，C原子与3个H原子形成3个共价键，C原子再与Cl原子形成1个共价键，从而使物质分子中各个原子都达到最外层2个或8个电子的稳定结构，其电子式为；
在形成的油状液滴中，CH2Cl2、CHCl3是极性分子，而CCl4属于非极性分子，CCl4分子中四个共价键形成，物质分子的空间构型为正四面体形；
（3）在实验室中一般是用无水CH3COONa与碱石灰混合加热发生反应制取CH4，该反应的化学方程式为：CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑；
（4）氯气和水的反应是可逆反应，反应方程式为：Cl2+ H2OHCl+HClO，食盐水中有大量氯离子，增大Cl-的浓度，可以使平衡逆向移动，从而可降低氯气的溶解度，有利于Cl2的收集；
（5）若氯仿被空气氧化，会发生反应：2CHCl3+O2=2COCl2+2HCl，反应产生的HCl溶解在水中形成盐酸，盐酸电离产生Cl-，加入AgNO3溶液时，会反应产生AgCl白色沉淀，故在使用前需检验氯仿是否变质，可选用的试剂是AgNO3溶液，故合理选项是B；
（6）若使用乙烷CH3CH3代替CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应，产生的有机物有CH3CH2Cl、CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、CH3CCl3、CH2ClCHCl2、CH2ClCCl3、CHCl2CHCl2、CHCl2CCl3、CCl3CCl3，故共有9种有机产物。
6．（2022春·山西长治·高二校联考阶段练习）利用CH4与Cl2，发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实，某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，设计的模拟装置如图所示。根据要求回答下列问题：

(1)实验室制取Cl2的化学反应方程式为________________________________________
(2)B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；③ ____________
(3)D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是___________
(4)E装置的作用是 (填标号，双选)。
A．收集气体 B．吸收 Cl2 C．防止倒吸 D．吸收 HCI
(5)该模拟装置还存在缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是________________(填标号，双选)。
A．CH4        B．CH3Cl       C．CH2Cl2 D．CHCl3 E.CCl4
【答案】(1)4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2+2H2O
(2)干燥混合气体
(3)吸收未参与反应的氯气
(4)CD
(5)AB
【解析】(1)实验室用浓盐酸与二氧化锰共热制取氯气，反应的化学方程式为：4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)B装置中盛有浓硫酸，具有吸水性，所以B装置的作用有：控制气体流速、将气体混合均匀、干燥混合气体。
(3)Cl2与CH4反应可能有部分Cl2剩余，Cl2能与KI反应生成I2和KCl，所以D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末的作用是：除去未反应的Cl2。
(4)由分析可知，装置E中的水用于吸收氯化氢制取盐酸，且氯化氢极易溶于水，装置E还可以起到防止倒吸的作用，答案选CD。
(5)反应物CH4可能有剩余，生成物CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，所以尾气的主要成分是CH4和CH3Cl，答案选AB。
7（2022春·广西玉林·高一校联考期中）Ⅰ.如图所示是几种烷烃的球棍模型，试回答下列问题：

(1)A、B、C三种烷烃的关系为_______；B的同分异构体的结构简式是_______
(2)E的名称为_______，其分子中最多有_______个碳原子处在同一平面。
(3)D的一氯取代产物有_______种。
Ⅱ.某小组利用H2C2O4溶液与用硫酸酸化的KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验原理是：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时。该小组设计了如下的方案：
实验编号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
温度/℃
0.6mol/LH2C2O4溶液
H2O
0.1moL/LKMnO4溶液
6mol/LH+
1
3.0
2.0
3.0
2.0
25
2
3.0
3.0
2.0
2.0
25
3
3.0
V
2.0
2.0
50

(4)该实验是通过测定_______所需时间来判断反应的快慢。
(5)实验 3 中，V=_______mL。
(6)实验2和3是探究_______对化学反应速率的影响。
(7)在1组实验中，加入少量K2SO4固体，化学反应速率_______。(填“增大”、“减小”、“不变”)
(8)该小组发现室温下反应速率走势如图，猜想其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是产物中的Mn2+对该反应有催化作用，若要用实验证明猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外，还需要选择的试剂最合理的是_______(填序号)

A．硫酸钾 B．硫酸锰 C．稀硫酸 D．氯化锰
【答案】(1)     同系物     CH(CH3)3
(2)     新戊烷或2,2-二甲基丙烷     3
(3)4
(4)溶液褪色
(5)3.0
(6)温度
(7)不变
(8)B
【解析】（1）由图示烷烃的球棍模型可知，A、B、C分别为：丙烷、丁烷、戊烷，三者为同系物；B的同分异构体的结构简式是：CH(CH3)3；故答案为：同系物；CH(CH3)3。
（2）由图示E的球棍模型可知，E的名称为：新戊烷或2,2-二甲基丙烷，根据其空间构型可知，分子中最多有3个碳原子处在同一平面；故答案为：新戊烷或2，2-二甲基丙烷；3。
（3）由球棍模型可知，D为2-丁烷，其等效氢共有4种，所以其一氯取代产物有4种；故答案为：4。
（4）该实验可通过测定溶液褪色所需时间的长短来判断反应速率的快慢；故答案为：溶液褪色。
（5）对比实验3和实验1、2发现，实验3主要探究温度对化学反应速率的影响，为排除其他条件的干扰，实验要控制单一变量，所以V=3.0mL；故答案为：3.0.
（6）由表格数据可知，实验2和3是探究温度对化学反应速率的影响；故答案为：温度。
（7）由实验原理方程式可知，硫酸根和钾离子并未参与反应，所以加入少量K2SO4固体对化学反应速率无影响；故答案为：不变。
（8）为验证Mn2+对实验反应有催化作用，可保证其他条件都相同的条件下加入少量Mn2+，同时为排除其他离子对实验的干扰，应加入少量的硫酸锰；故答案为：B。
8．（2022秋·上海徐汇·高二上海中学校考期末）甲烷既是一种重要的能源，也是一种重要的化工原料。
(1)甲烷分子的空间构型为_______，下列说法能证明甲烷是如上空间构型的实验事实是_______。
a. CH3Cl 只代表一种物质 b. CH2Cl2只代表一种物质
c. CHCl3只代表一种物质 d. CCl4 只代表一种物质
(2)如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲管中注入 10mLCH4，同温同压下乙管中注入 50mL Cl2， 将乙管气体全部推入甲管中，用日光照射一段时间，气体在甲管中反应。

①某同学预测的实验现象：a.气体最终变为无色；b.反应过程中，甲管活塞向内移动；c.甲管内壁有油珠；d.产生火花。其中正确的是(填字母，下同)_______。
②实验结束后，甲管中剩余气体最宜选用下列试剂吸收_______。
a.水                     b.氢氧化钠溶液                  c.硝酸银溶液                  d.饱和食盐水
③反应结束后，将甲管中的所有物质推入盛有适量AgNO3溶液的试管中，振荡后静置，可观察到_______。
(3)将 1mol 甲烷和适量的 Cl2混合后光照，充分反应后生成的 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量之比为 1： 2： 3： 4，则参加反应的 Cl2的物质的量为_______mol。
【答案】(1)     正四面体     b
(2)     bc     b     液体分为两层，产生白色沉淀
(3)3
【解析】（1）甲烷分子的空间构型为正四面体结构；CH4分子中有四个等同的CH键，可能有两种对称的结构：正四面体结构和平面正方形结构。甲烷无论是正四面体结构还是正方形结构，一氯代物均不存在同分异构体。而平面正方形中，四个氢原子的位置虽然也相同，但是相互间存在相邻和相间的关系，其二氯代物有两种异构体：两个氯原子在邻位和两个氯原子在对位。若是正四面体，则只有一种，因为正四面体的两个顶点总是相邻关系。由此，由CH2Cl2只代表一种物质，可以判断甲烷分子是空间正四面体结构，而不是平面正方形结构；故答案为正四面体；b。
（2）①甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl（气体）、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，氯气逐渐减少，但不消失，因为氯气过量，所以氯气的颜色逐渐变浅，不会变成无色；反应后有油状液滴（二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷）出现；反应过程中气体的体积减小，导致试管内的压强低于外界大气压，体积减少，甲管活塞向内移动，故答案为bc。
②反应后，甲管中剩余气体为氯气、氯化氢和CH3Cl，三者都能与碱反应，可以用氢氧化钠溶液溶液吸收，故答案选选b。
③甲管中的氯气、氯化氢溶于水，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，溶液呈酸性，氯离子能与AgNO3溶液产生氯化银白色沉淀；其余有机物不溶于水，溶液分层，所以将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到液体分为两层，产生白色沉淀；故答案为液体分为两层，产生白色沉淀。
（3）发生取代反应时，一半的Cl进入HCl，一半的氯在有机物中，根据充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量之比为1：2：3：4，可以设其物质的量分别是xmol、2xmol、3xmol、4xmol，四种有机取代物的物质的量之和为xmol＋2xmol＋3xmol＋4xmol＝1mol，解得x＝0.1mol，发生取代反应时，一半的Cl进入HCl，消耗氯气的物质的量为0.1mol＋2×0.2mol＋3×0.3mol＋4×0.4mol＝3mol，故答案为3。