Question

（1）甲烷電子式為

 

，分子結構為

 

．
（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，經過一段時間后可觀察到混合氣的顏色

 

，試管中液面

 

，試管內壁附著

 

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

 

mol，其反應類型

 

，生成的產物有

 

種．

Answer 1

考點：電子式,結構式,甲烷的化學性質

專題：有機化學基礎

分析：（1）甲烷為共價化合物，分子中存在4個碳氫鍵，甲烷為 正四面體結構；
（2）甲烷可以和氯氣放生取代反應，生成的氯化氫極易溶于水，其中的有機產物為難溶于水的液體；
（3）根據四種取代物的物質的量相等結合碳原子守恒計算取代物的物質的量，再根據被取代的氫原子和氯氣分子之間的關系式計算消耗氯氣的物質的量，該反應為取代反應，反應產物有5種．

解答： 解：（1）甲烷分子中存在4個碳氫鍵，碳原子最外層為8個電子，甲烷的電子式為：；甲烷為 正四面體結構，
故答案為：；正四面體；
（2）甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應，生成的產物均無色，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，若生成相同物質的量的四種取代物，所以每種取代物的物質的量是0.25mol，甲烷和氯氣的取代反應中，被取代的氫原子的物質的量與氯氣的物質的量相等，
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的量為：0.25mol+0.5mol+0.75mol+1mol=2.5mol；
該反應為取代反應，反應生成產物為：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄和HCl總共5種，
故答案為：2.5mol；取代反應；5．

點評：本題考查了甲烷的結構與性質、電子式的書寫，題目難度中等，注意明確甲烷的取代反應中被取代的氫原子和氯氣之間的關系是解本題的關鍵．