Question

【題目】2016年4月26日，歐洲航天局發布消息稱，科學家在圍繞土星公轉的最大衛星——“土衛六”上發現了純度極高的液態甲烷海。科學家發現，其表面有液態碳氫化合物組成的海洋，其中一個海洋之中甚至全是甲烷液體，海底覆蓋著富氧物質，海邊可能還有濕地。回答下列有關甲烷的問題：

（1）以下各圖均能表示甲烷的分子結構，_______________更能反映其真實的存在狀況。（填選項字母）

（2）在光照條件下，甲烷與氯氣發生反應生成氯仿（三氯甲烷），寫出該化學反應方程式：_________________，該反應的類型為_____________________。

（3）某研究性學習小組進行CH4的性質探究實驗。

①通入高錳酸鉀酸性溶液，現象是______________________。

②在無色玻璃集氣瓶中與Cl2混合后光照，現象是_______________________。

③為了驗證CH4是否具有還原性，某小組設計了如下實驗：

實驗過程中還觀察到無水CuSO4逐漸變藍，澄清石灰水出現渾濁現象，則CH4與CuO反應的化學方程式為_____________________。

④研究小組將CH4通入溴水時，發現溴水逐漸褪色，你認為原因可能是_____________。

請設計一個實驗方案證明你的結論(用文字表示，不必畫實驗裝置圖)______________。

Answer 1

【答案】 D CH4+3Cl2CHCl3+3HCl 取代反應 KMnO4溶液不褪色 混合氣體顏色變淺，有油狀液體生成 CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O CH4與Br2發生了取代反應或CH4把Br2帶走 用pH試紙檢驗反應前后的溶液，若pH變小，則發生取代反應，若無明顯變化則被CH4帶走

【解析】（1）A．表示甲烷分子結構示意圖，能體現甲烷的正四面體結構，但不能體現原子的相對大小，不能夠反映其真實存在狀況，A不選；B．為甲烷電子式，表現原子的成鍵情況，不能體現甲烷的真實的存在狀況，B不選；C．表示甲烷的球棍模型，能體現甲烷的正四面體結構，能體現原子的相對大小，但不能體現分子的真實結構，C不選；D．甲烷的比例模型，體現原子的相對大小及連接形式，體現甲烷的正四面體結構，更接近分子的真實結構，D選；答案選D；（2）在光照條件下，甲烷與氯氣發生取代反應生成氯仿（三氯甲烷），該化學反應方程式為CH4+3Cl2CHCl3+3HCl；（3）①甲烷性質較為穩定，與酸性高錳酸鉀溶液不反應，甲烷通入高錳酸鉀酸性溶液，現象是高錳酸鉀酸性溶液不褪色；（2）氯氣為黃綠色氣體，甲烷可以和氯氣放生取代反應；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷為氣體，其余為液體，現象為集氣瓶內氣體顏色變淺，有油狀液體生成；③五水合硫酸銅為藍色，無水CuSO4逐漸變藍，說明有水生成，澄清石灰水出現渾濁，說明有二氧化碳生成，根據原子守恒，CH4與CuO反應的化學方程式為： CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O；④CH4通入溴水時，發現溴水逐漸褪色，說明溴參加了反應或溴被帶走，因甲烷為飽和烴，所以溴單質可能與甲烷發生了取代反應或溴單質被甲烷氣體帶走，假如發生取代反應，必有溴化氫產物，用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發生了取代反應，若溴單質被甲烷氣體帶走，溴單質溶于水顯酸性，用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質可能被甲烷氣體帶走。