資源簡介

化學　必修 第二冊(蘇教)
第一單元　化石燃料與有機化合物
第一課時　天然氣的利用　甲烷
　1．認識甲烷的結構特點并會書寫甲烷的分子式、結構式、電子式。2．知道甲烷能發生氧化反應和取代反應，掌握取代反應的概念。3．理解烷烴及其同系物的概念。
一、甲烷
1．甲烷是 的主要成分， 的水合物外形似冰，被稱為“可燃冰”。
2．甲烷分子的結構
分子式 電子式 結構式 分子模型
球棍模型 空間填充模型
CH4
在甲烷分子中，碳原子與氫原子之間以單鍵相連，分子的空間結構為 。
3．物理性質
甲烷是一種 色、 味、 溶于水的氣體，密度比空氣 。
4．化學性質
(1)穩定性
CH4性質穩定，不與 、 、 等物質反應。
(2)氧化反應——可燃性
甲烷完全燃燒生成 。
(3)取代反應
①甲烷和氯氣的混合氣體在 下發生反應：
、 、 、 。
②取代反應的概念
有機化合物分子中的某種 被另一種 所取代的反應。
二、烷烴
1．烴和烷烴的概念
2．烷烴的通式和命名
(1)分子通式： (n代表分子中碳原子的個數)。
(2)習慣命名
碳原子數n≤10以天干命名 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n>10 相應碳原子數＋烷，如：C16H34稱為
3．同系物的概念
結構 、分子組成上相差1個或若干個 的有機化合物互稱為同系物，如CH4和CH3CH3。
　判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)天然氣的主要成分是甲烷，其屬于可再生能源。(　　)
(2)甲烷與Cl2反應的條件是點燃或加熱。(　　)
(3)甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色。(　　)
(4)甲烷與Cl2在光照條件下反應的產物可能有4種。(　　)
(5)分子組成相差1個或若干個“CH2”原子團的有機物互為同系物。(　　)
(6)烷烴分子中所有的原子有可能共面。(　　)
實驗操作：取一支試管，通過排飽和NaCl溶液的方法收集半試管CH4和半試管Cl2，用鐵架臺固定好(如圖所示)。將試管放在光亮處(不要放在日光直射的地方)。靜置，觀察試管內的現象。 [問題探究] 1．甲烷與氯氣發生反應時，所得產物有幾種？上述反應中能否得到純凈的CH3Cl 提示：反應中得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機物和HCl，共5種產物。不能， CH4和Cl2的反應是連鎖反應，不可能只發生第一步取代反應，生成物為混合物。 2．CH4和Cl2發生取代反應時，每有1 mol氫原子被取代，消耗的Cl2分子及生成的HCl分子的物質的量分別是多少？ 提示：每有1 mol氫原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同時生成1 mol HCl分子。 3．烷烴能否與溴水發生取代反應？向溴水中加入少量辛烷，充分振蕩后靜置，有何現象？ 提示：不能。辛烷從溴水中萃取溴，靜置后液體分層，上層為橙紅色，下層幾乎無色。
知識點一　甲烷的結構與性質
1．甲烷燃燒的實驗
將甲烷在空氣中點燃，觀察燃燒現象并檢驗燃燒產物：
實驗操作 實驗現象 實驗結論
甲烷完全燃燒時火焰呈淡藍色； 燒杯內壁有水珠產生； 澄清石灰水變渾濁 甲烷完全燃燒生成CO2和H2O，反應方程式： CH4＋2O2CO2＋2H2O
2．實驗探究甲烷與氯氣的反應
實驗操作
實驗現象 ①色變淺：試管內氣體顏色逐漸變淺； ②出油滴：試管內壁有油狀液體附著； ③生白霧：試管中有少量白霧出現； ④液上升：試管內液面逐漸上升； ⑤固體析：飽和食鹽水中有少量固體析出
實驗結論 甲烷與氯氣在光照時才能發生化學反應，連續發生反應的化學方程式為： CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl
3．甲烷發生取代反應的有關規律
(1)反應條件：反應條件為光照，其光照為漫射光，強光直射易發生爆炸。
(2)反應物：反應物為甲烷與鹵素單質，如甲烷與氯水、溴水不反應，但可以與氯氣、溴蒸氣發生取代反應。
(3)反應產物：雖然反應物的比例、反應的時間長短等因素會造成各種產物的比例不同，但甲烷與氯氣反應的產物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機物與HCl形成的混合物。
①反應產物中HCl的物質的量最多。
②CH4和CCl4是正四面體結構，CH3Cl、CH2Cl2和CHCl3均為四面體但不是正四面體。
③三氯甲烷俗名氯仿，四氯甲烷又稱四氯化碳，它們均不溶于水，比水重。
④常溫下，CH3Cl呈氣態，CH2Cl2、CHCl3、CCl4均為油狀液體。
(4)反應特點
①連鎖反應
甲烷的氫原子被氯原子逐步取代，但第一步反應一旦開始，后續反應立即進行。即當n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1時，并不只發生反應CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，其他反應也在進行。
②數量關系
CH4與Cl2發生取代反應時，每有1 mol H被取代，則消耗1 mol Cl2，同時生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4與Cl2發生取代反應，最多消耗4 mol Cl2。
1．甲烷是天然氣的主要成分，是一種高效、低耗、污染小的清潔能源。下列有關甲烷的說法正確的是(　　)
①甲烷是一種正四面體結構的分子　②甲烷與氯氣按物質的量之比為1∶1發生取代反應時，生成物只有CH3Cl和HCl　③0．5 mol CH4完全燃燒時消耗1 mol O2　④1 mol CH4全部生成CCl4，最多消耗2 mol Cl2
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
2．某課外活動小組利用如圖所示裝置探究CH4和Cl2的反應，據題意，回答下列問題：
(1)CH4和Cl2發生反應的條件是________，若用日光直射，可能會引起________，假設甲烷與氯氣充分反應，且只產生一種有機物，請寫出化學方程式：______________________________。
(2)若題目中甲烷與氯氣的體積之比為1∶1，則得到的有機產物為________(填字母，下同)。
A．CH3Cl B．CH3Cl　CH2Cl2
C．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3 D．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4
(3)經過幾個小時的反應后，U形管右端的水柱變化是________。
A．升高 B．降低
C．不變 D．無法確定
知識點二　烷烴　同系物
1．烷烴
(1)烷烴的結構特點
①烷烴分子中只含有C、H兩種元素。
②烷烴分子中只含有兩種鍵：碳碳單鍵和碳氫鍵。每個碳原子都以四個共價單鍵與其他碳原子或氫原子相連接。
③烷烴是飽和烴，碳原子數一定的烷烴分子中氫原子數已達到最多，且一定是偶數，其他含有相同碳原子數的烴分子中的氫原子數都比烷烴的少。
④烷烴分子中碳原子間結合成鏈狀，鏈狀不是“直線狀”(甲烷、乙烷除外)，而是呈“鋸齒狀”，鏈上還可分出支鏈，如下圖所示。
(2)烷烴的物理性質
遞變性 ①烷烴的熔、沸點隨碳原子數的增加一般逐漸升高；碳原子數相同時，支鏈越多，沸點越低，如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷 ②碳原子數≤4的烷烴在常溫常壓下是氣體(新戊烷在常溫常壓下也為氣體)，其他烷烴在常溫常壓下是液體或固體 ③烷烴的相對密度都較小，且隨碳原子數的增加，烷烴的相對密度一般逐漸增大
相似性 烷烴不溶于水而易溶于有機溶劑，液態烷烴的密度均小于1 g·cm－3
(3)烷烴的化學性質(與甲烷類似)
①通常較穩定，不能被酸性高錳酸鉀溶液等強氧化劑氧化，也不能與強酸、強堿發生反應。
②鏈狀烷烴完全燃燒的通式為CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。
③在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質的氣體發生取代反應，生成多種鹵代產物和相應的鹵化氫氣體。
2．同系物
(1)互為同系物的物質物理性質不同，化學性質相似。
(2)同系物判斷的三個關鍵點
①“同”——互為同系物的物質必須屬于同一類物質。
②“似”——結構相似，是指化學鍵類型相似，分子中各原子的結合方式相似。
③“差”——組成上相差n個“CH2”原子團(n≥1)。
a．同系物一定具有不同的碳原子數(或分子式)。
b．同系物一定具有不同的相對分子質量(相差14n)。
3．下列有關烷烴的敘述中，正確的是(　　)
①在烷烴分子中，所有的化學鍵都是單鍵
②烷烴能使酸性KMnO4溶液褪色
③分子通式為CnH2n＋2的烴不一定是烷烴
④所有的烷烴在光照條件下都能與氯氣發生取代反應
⑤光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色
A．①③⑤ B．②③
C．①④ D．①②④
4．現有下列6種有機物：
①CH2==CH2　 ②CH3CH2C≡CH
③CH3C≡CCH3　 ④CH3COOC2H5
⑤ ⑥CH3—CH2—CH3
請回答：
(1)其中不屬于烴類的是________(填序號，下同)。
(2)其中屬于烷烴的是________。
(3)其中與①互為同系物的是________。
(4)其中與②互為同分異構體的是________。
同分異構體的書寫與數目判斷
1．同分異構體的概念
分子式相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體。
2．[示例]　寫出C5H12的同分異構體。
(1)將分子中全部碳原子連成直鏈作為主鏈。
C—C—C—C—C
(2)從主鏈一端取下一個碳原子作為支鏈(即甲基)，依次連在主鏈中心對稱線(虛線)一側的各個碳原子上，此時碳骨架只有一種。
[注意]　甲基不能連在①位和④位上，否則會使碳鏈變長，②位和③位等效，只能用一個，否則重復。
(3)從主鏈上取下兩個碳原子作為一個支鏈(即乙基)或兩個支鏈(即2個甲基)依次連在主鏈中心對稱線一側或兩側的各個碳原子上，此時碳骨架結構只有一種。
[注意]　②位上不能連乙基，否則會使主鏈上有4個碳原子，使主鏈變長。
綜上所述，C5H12共有3種同分異構體，分別為CH3CH2CH2CH2CH3、和。
3．烴的一元取代物同分異構體數目的判斷
烴分子中的一個氫原子被其他原子或原子團所代替，稱為烴的一元取代物，其同分異構體數目的判斷是常見重要題型，其確定方法常用“等效氫法”。
要用等效氫法判斷某烴的一元取代物的同分異構體的數目，首先要觀察烴的結構是否具有對稱性。
①連在同一碳原子上的氫原子等效，如甲烷中的4個氫原子等效。
②同一個碳原子上所連接的甲基(—CH3)上的氫原子等效。如新戊烷，其四個甲基等效，各甲基上的氫原子完全等效，也就是說新戊烷分子中的12個氫原子是等效的。
③分子中處于鏡面對稱位置(相當于平面鏡成像時，物與像的關系)上的氫原子是等效的。如分子中的18個氫原子是等效的。
烴分子中等效氫原子有幾種，則該分子一元取代物就有幾種同分異構體。
4．烴的二元取代物同分異構體數目的判斷——“定一移一”法
(1)先寫出烴的同分異構體。
(2)然后再利用“定一移一”法，即先固定一個支鏈的位置，再移動另一個支鏈，讓兩個支鏈的位置由“對”到“鄰”再到“間”(由近及遠)，以確定同分異構體的數目，同時要仔細考慮是否出現重復的情況。
1．下列烷烴進行一氯取代反應后，只能生成兩種不同的取代產物的是(　　)
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3CH2)2CHCH2CH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2 D．(CH3)3CCH2CH3
2．C5H12有三種不同結構，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4，下列相關敘述正確的是(　　)
A．丙有三種不同沸點的二氯取代物
B．C5H12表示一種純凈物
C．甲、乙、丙屬于同分異構體，具有相同的物理、化學性質
D．甲、乙、丙中，乙的一氯代物數目最多
3．分子式為C4H8Cl2的有機物共有(不含立體異構)(　　)
A．7種 B．8種
C．9種 D．10種
4．在分子式為C6H14的烷烴分子中：
(1)含有三個甲基的同分異構體的數目為________(填字母)。
A．2種 B．3種
C．4種 D．5種
(2)含有4個甲基的同分異構體的結構簡式為____________________________________。
本課總結
自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
隨堂提升
1．下列關于CH4的說法錯誤的是(　　)
A．CH4是沼氣、天然氣和煤礦坑道氣的主要成分
B．甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
C．收集甲烷可以用向下排空氣法
D．甲烷和氯水光照時發生取代反應
2．在相同種類的有機物中，同系物具有(　　)
A．相同的相對分子質量 B．相同的物理性質
C．相似的化學性質 D．相同的最簡式
3．下列關于烴的敘述正確的是(　　)
A．烴的通式為CnH2n＋2
B．完全燃燒的產物為二氧化碳和水的化合物一定是烴
C．烴是指含有碳、氫兩種元素的化合物
D．烷烴在一定條件下都能與Cl2發生取代反應
4．在標準狀況下，22．4 L CH4與氯氣在光照下發生取代反應，待反應完全后，測得四種有機取代物的物質的量相等，則消耗的氯氣為(　　)
A．1．25 mol B．2 mol
C．2．5 mol D．4 mol
5．已知烷烴A的密度是相同條件下H2密度的36倍。
(1)該烷烴A的分子式為________。
(2)寫出A可能存在的結構簡式：________________________________________。
(3)與A互為同系物且比A少一個碳原子的有機物的名稱為________________。
(4)若A的某種同分異構體B的一氯代物只有一種。
①B的結構簡式為______________。
②B與Cl2發生反應生成一氯代物的化學方程式為____________________________________。
③B燃燒的化學方程式為______________________________________。
課時分層練
題號 1 2 3 4 5 6 7
難度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★
對點 烷烴的概念及通式 甲烷的性質 甲烷取代反應產物的判斷 同系物的概念 甲烷的結構 同系物和同分異構體的辨析 烷烴的命名、同系物、同分異構體
題號 8 9 10 11 12 13 14
難度 ★ ★★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★★
對點 烷烴的性質與結構 烴、同系物、同分異構體 甲烷和氯氣發生取代反應的探究 甲烷取代反應的相關計算 甲烷燃燒反應的相關計算 烷烴的綜合考查 甲烷與氯氣取代反應的創新探究
[學習·理解]
1．下列物質中，屬于烷烴的是(　　)
A．C8H16 B．CH3CH2OH
C． D．C6H6
2．公元前一世紀，我國已使用天然氣，天然氣的主要成分為甲烷。下列關于甲烷的敘述中，錯誤的是(　　)
A．通常情況下，甲烷跟強酸、強堿、強氧化劑不反應
B．甲烷化學性質比較穩定，不能被任何氧化劑氧化
C．甲烷跟氯氣反應無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代反應
D．甲烷的四種取代物都難溶于水
3．在光照條件下，將等物質的量的甲烷和氯氣充分反應，所得產物中物質的量最多的是(　　)
A．CH3Cl B．CH2Cl2
C．CHCl3 D．HCl
4．下列各組物質中互為同系物的是(　　)
A．CH3—CH==CH2和CH3—CH2—CH==CH2
B．CH3—CH3和CH3—CH==CH2
C．CH3—CH2—CH3和CH3—CH==CH2
D．CH3—CH2—CH==CH2和CH3—CH2—CH3
5．下列事實能夠說明甲烷分子為正四面體結構，而不是平面正方形結構的是(　　)
A．甲烷分子中的C—H鍵完全相同
B．甲烷分子的結構具有對稱性
C．甲烷分子的二氯代物只有一種結構
D．分子組成為CHCl3的物質具有固定的熔、沸點
6．下列說法正確的是(　　)
A．相對分子質量相同的幾種化合物，互稱為同分異構體
B．凡是分子組成相差一個或若干個CH2原子團的物質，彼此一定互為同系物
C．兩種化合物的組成元素相同，各元素的質量分數也相同，則兩者一定互為同分異構體
D．組成元素的質量分數相同，且相對分子質量也相同的不同化合物，一定互為同分異構體
7．如圖所示是幾種烷烴的球棍模型，試回答下列問題：
(1)A、B、C三者互為________。
(2)A的分子式為________，C的名稱為________。
(3)寫出C的同分異構體的結構簡式：____________。
[應用·實踐]
8．下列有關丙烷的敘述中不正確的是(　　)
A．光照下能夠發生取代反應
B．分子中所有碳原子一定在同一平面上
C．與CH3CH2CH2CH(CH3)2互為同系物
D．比丁烷更易液化
9．如圖是一種有機物的結構簡式，下列關于該有機物的說法正確的是(　　)
A．屬于烴
B．其一氯取代物有4種
C．其中有3個碳原子在一條直線上
D．與CH3CH2CH2CH3互為同系物
10．取一支硬質大試管，通過排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣(如圖)。下列對于試管內發生的反應及現象的說法正確的是(　　)
A．此反應無光照也可發生
B．甲烷和Cl2反應后的產物只有CH3Cl和HCl
C．盛放飽和食鹽水的水槽底部會有少量晶體析出
D．CH4和Cl2完全反應后液面上升，液體充滿試管
11．在光照的條件下，將1 mol CH4與一定量的氯氣充分混合，經過一段時間，甲烷和氯氣均無剩余，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物質的量分別為x mol、y mol、z mol，該反應中生成HCl的物質的量是(　　)
A．(1＋x＋2y＋3z) mol B．(x＋y＋z) mol
C．(2x＋3y＋4z) mol D．(1－x－y－z) mol
12．一定量的甲烷恰好與一定量的氧氣完全反應后得到CO、CO2和水蒸氣共30．4 g，將產物緩緩通過濃硫酸充分吸收后，濃硫酸增重14．4 g，則該甲烷完全燃燒還需要氧氣的體積(標準狀況下)為(　　)
A．1．12 L B．2．24 L
C．3．36 L D．4．48 L
13．完成下列填空：
(1)某有機物的結構簡式如圖所示，則該有機物________烷烴(填“屬于”或“不屬于”)。
(2)觀察下面幾種烷烴的球棍模型回答問題：
①A的結構簡式為____________，B的最簡式為__________。
②C的名稱為______，D的分子式為______。
③隨碳原子數增加，烷烴的熔、沸點依次________。
(3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四種烴各為1 mol，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是________(填化學式，下同)；上述四種烴各為1 g，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是________；1 mol C3H8在足量O2中燃燒，消耗O2________mol。
(4)寫出乙烷生成一氯乙烷的化學方程式：______________________________________；屬于________反應。
[創新·提高]
14．如圖是某同學利用注射器設計的簡易實驗裝置。甲中注入10 mL CH4，同溫同壓下乙中注入50 mL Cl2，將乙中氣體推入甲中，用漫射光照射一段時間，氣體在甲中反應。
(1)下列是某同學預測的實驗現象：
①氣體最終變為紅色；②實驗過程中，甲中活塞向內移動；③甲中內壁有油珠；④產生火花。
其中正確的是________(填序號)。
(2)甲管中發生反應的反應類型為________。
(3)反應后，若將甲中的物質推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到________________________。若再向其中滴入幾滴石蕊溶液，又觀察到________________。
9化學　必修 第二冊(蘇教)
第一單元　化石燃料與有機化合物
第一課時　天然氣的利用　甲烷
　1．認識甲烷的結構特點并會書寫甲烷的分子式、結構式、電子式。2．知道甲烷能發生氧化反應和取代反應，掌握取代反應的概念。3．理解烷烴及其同系物的概念。
一、甲烷
1．甲烷是天然氣的主要成分，天然氣的水合物外形似冰，被稱為“可燃冰”。
2．甲烷分子的結構
分子式 電子式 結構式 分子模型
球棍模型 空間填充模型
CH4
在甲烷分子中，碳原子與氫原子之間以單鍵相連，分子的空間結構為正四面體。
3．物理性質
甲烷是一種無色、無味、難溶于水的氣體，密度比空氣小。
4．化學性質
(1)穩定性
CH4性質穩定，不與強酸、強堿、KMnO4等物質反應。
(2)氧化反應——可燃性
甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水。
(3)取代反應
①甲烷和氯氣的混合氣體在光照下發生反應：
CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl、CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl、CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。
②取代反應的概念
有機化合物分子中的某種原子(或原子團)被另一種原子(或原子團)所取代的反應。
二、烷烴
1．烴和烷烴的概念
2．烷烴的通式和命名
(1)分子通式：CnH2n＋2(n代表分子中碳原子的個數)。
(2)習慣命名
碳原子數n≤10以天干命名 1 2 3 4 5
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷
6 7 8 9 10
己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n>10 相應碳原子數＋烷，如：C16H34稱為十六烷
3．同系物的概念
結構相似、分子組成上相差1個或若干個“CH2”原子團的有機化合物互稱為同系物，如CH4和CH3CH3。
　判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)天然氣的主要成分是甲烷，其屬于可再生能源。(　　)
(2)甲烷與Cl2反應的條件是點燃或加熱。(　　)
(3)甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色。(　　)
(4)甲烷與Cl2在光照條件下反應的產物可能有4種。(　　)
(5)分子組成相差1個或若干個“CH2”原子團的有機物互為同系物。(　　)
(6)烷烴分子中所有的原子有可能共面。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
實驗操作：取一支試管，通過排飽和NaCl溶液的方法收集半試管CH4和半試管Cl2，用鐵架臺固定好(如圖所示)。將試管放在光亮處(不要放在日光直射的地方)。靜置，觀察試管內的現象。 [問題探究] 1．甲烷與氯氣發生反應時，所得產物有幾種？上述反應中能否得到純凈的CH3Cl 提示：反應中得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機物和HCl，共5種產物。不能， CH4和Cl2的反應是連鎖反應，不可能只發生第一步取代反應，生成物為混合物。 2．CH4和Cl2發生取代反應時，每有1 mol氫原子被取代，消耗的Cl2分子及生成的HCl分子的物質的量分別是多少？ 提示：每有1 mol氫原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同時生成1 mol HCl分子。 3．烷烴能否與溴水發生取代反應？向溴水中加入少量辛烷，充分振蕩后靜置，有何現象？ 提示：不能。辛烷從溴水中萃取溴，靜置后液體分層，上層為橙紅色，下層幾乎無色。
知識點一　甲烷的結構與性質
1．甲烷燃燒的實驗
將甲烷在空氣中點燃，觀察燃燒現象并檢驗燃燒產物：
實驗操作 實驗現象 實驗結論
甲烷完全燃燒時火焰呈淡藍色； 燒杯內壁有水珠產生； 澄清石灰水變渾濁 甲烷完全燃燒生成CO2和H2O，反應方程式： CH4＋2O2CO2＋2H2O
2．實驗探究甲烷與氯氣的反應
實驗操作
實驗現象 ①色變淺：試管內氣體顏色逐漸變淺； ②出油滴：試管內壁有油狀液體附著； ③生白霧：試管中有少量白霧出現； ④液上升：試管內液面逐漸上升； ⑤固體析：飽和食鹽水中有少量固體析出
實驗結論 甲烷與氯氣在光照時才能發生化學反應，連續發生反應的化學方程式為： CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl
3．甲烷發生取代反應的有關規律
(1)反應條件：反應條件為光照，其光照為漫射光，強光直射易發生爆炸。
(2)反應物：反應物為甲烷與鹵素單質，如甲烷與氯水、溴水不反應，但可以與氯氣、溴蒸氣發生取代反應。
(3)反應產物：雖然反應物的比例、反應的時間長短等因素會造成各種產物的比例不同，但甲烷與氯氣反應的產物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機物與HCl形成的混合物。
①反應產物中HCl的物質的量最多。
②CH4和CCl4是正四面體結構，CH3Cl、CH2Cl2和CHCl3均為四面體但不是正四面體。
③三氯甲烷俗名氯仿，四氯甲烷又稱四氯化碳，它們均不溶于水，比水重。
④常溫下，CH3Cl呈氣態，CH2Cl2、CHCl3、CCl4均為油狀液體。
(4)反應特點
①連鎖反應
甲烷的氫原子被氯原子逐步取代，但第一步反應一旦開始，后續反應立即進行。即當n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1時，并不只發生反應CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，其他反應也在進行。
②數量關系
CH4與Cl2發生取代反應時，每有1 mol H被取代，則消耗1 mol Cl2，同時生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4與Cl2發生取代反應，最多消耗4 mol Cl2。
1．甲烷是天然氣的主要成分，是一種高效、低耗、污染小的清潔能源。下列有關甲烷的說法正確的是(　　)
①甲烷是一種正四面體結構的分子　②甲烷與氯氣按物質的量之比為1∶1發生取代反應時，生成物只有CH3Cl和HCl　③0．5 mol CH4完全燃燒時消耗1 mol O2　④1 mol CH4全部生成CCl4，最多消耗2 mol Cl2
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
答案：C
解析：②甲烷與氯氣按物質的量之比為1∶1發生取代反應時，生成物不是只有CH3Cl和HCl，還含有CH2Cl2、CHCl3、CCl4，錯誤；④根據取代反應的特點，1 mol CH4全部生成CCl4，最多消耗4 mol Cl2，錯誤。
2．某課外活動小組利用如圖所示裝置探究CH4和Cl2的反應，據題意，回答下列問題：
(1)CH4和Cl2發生反應的條件是________，若用日光直射，可能會引起________，假設甲烷與氯氣充分反應，且只產生一種有機物，請寫出化學方程式：______________________________。
(2)若題目中甲烷與氯氣的體積之比為1∶1，則得到的有機產物為________(填字母，下同)。
A．CH3Cl B．CH3Cl　CH2Cl2
C．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3 D．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4
(3)經過幾個小時的反應后，U形管右端的水柱變化是________。
A．升高 B．降低
C．不變 D．無法確定
答案：(1)散射光　爆炸　CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl　(2)D　(3)B
解析：(3)甲烷和氯氣在光照的條件下發生取代反應，U形管左端生成的氯化氫氣體易溶于水，壓強減小，U形管右端液面下降，左端液面上升。
知識點二　烷烴　同系物
1．烷烴
(1)烷烴的結構特點
①烷烴分子中只含有C、H兩種元素。
②烷烴分子中只含有兩種鍵：碳碳單鍵和碳氫鍵。每個碳原子都以四個共價單鍵與其他碳原子或氫原子相連接。
③烷烴是飽和烴，碳原子數一定的烷烴分子中氫原子數已達到最多，且一定是偶數，其他含有相同碳原子數的烴分子中的氫原子數都比烷烴的少。
④烷烴分子中碳原子間結合成鏈狀，鏈狀不是“直線狀”(甲烷、乙烷除外)，而是呈“鋸齒狀”，鏈上還可分出支鏈，如下圖所示。
(2)烷烴的物理性質
遞變性 ①烷烴的熔、沸點隨碳原子數的增加一般逐漸升高；碳原子數相同時，支鏈越多，沸點越低，如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷 ②碳原子數≤4的烷烴在常溫常壓下是氣體(新戊烷在常溫常壓下也為氣體)，其他烷烴在常溫常壓下是液體或固體 ③烷烴的相對密度都較小，且隨碳原子數的增加，烷烴的相對密度一般逐漸增大
相似性 烷烴不溶于水而易溶于有機溶劑，液態烷烴的密度均小于1 g·cm－3
(3)烷烴的化學性質(與甲烷類似)
①通常較穩定，不能被酸性高錳酸鉀溶液等強氧化劑氧化，也不能與強酸、強堿發生反應。
②鏈狀烷烴完全燃燒的通式為CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。
③在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質的氣體發生取代反應，生成多種鹵代產物和相應的鹵化氫氣體。
2．同系物
(1)互為同系物的物質物理性質不同，化學性質相似。
(2)同系物判斷的三個關鍵點
①“同”——互為同系物的物質必須屬于同一類物質。
②“似”——結構相似，是指化學鍵類型相似，分子中各原子的結合方式相似。
③“差”——組成上相差n個“CH2”原子團(n≥1)。
a．同系物一定具有不同的碳原子數(或分子式)。
b．同系物一定具有不同的相對分子質量(相差14n)。
3．下列有關烷烴的敘述中，正確的是(　　)
①在烷烴分子中，所有的化學鍵都是單鍵
②烷烴能使酸性KMnO4溶液褪色
③分子通式為CnH2n＋2的烴不一定是烷烴
④所有的烷烴在光照條件下都能與氯氣發生取代反應
⑤光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色
A．①③⑤ B．②③
C．①④ D．①②④
答案：C
解析：烷烴的化學性質穩定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，②錯誤；分子通式為CnH2n＋2的烴一定是烷烴，③錯誤；光照條件下，乙烷通入溴水中不能發生反應，故不能使溴水褪色，⑤錯誤。
4．現有下列6種有機物：
①CH2==CH2　 ②CH3CH2C≡CH
③CH3C≡CCH3　 ④CH3COOC2H5
⑤ ⑥CH3—CH2—CH3
請回答：
(1)其中不屬于烴類的是________(填序號，下同)。
(2)其中屬于烷烴的是________。
(3)其中與①互為同系物的是________。
(4)其中與②互為同分異構體的是________。
答案：(1)④　(2)⑥　(3)⑤　(4)③
同分異構體的書寫與數目判斷
1．同分異構體的概念
分子式相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體。
2．[示例]　寫出C5H12的同分異構體。
(1)將分子中全部碳原子連成直鏈作為主鏈。
C—C—C—C—C
(2)從主鏈一端取下一個碳原子作為支鏈(即甲基)，依次連在主鏈中心對稱線(虛線)一側的各個碳原子上，此時碳骨架只有一種。
[注意]　甲基不能連在①位和④位上，否則會使碳鏈變長，②位和③位等效，只能用一個，否則重復。
(3)從主鏈上取下兩個碳原子作為一個支鏈(即乙基)或兩個支鏈(即2個甲基)依次連在主鏈中心對稱線一側或兩側的各個碳原子上，此時碳骨架結構只有一種。
[注意]　②位上不能連乙基，否則會使主鏈上有4個碳原子，使主鏈變長。
綜上所述，C5H12共有3種同分異構體，分別為CH3CH2CH2CH2CH3、和。
3．烴的一元取代物同分異構體數目的判斷
烴分子中的一個氫原子被其他原子或原子團所代替，稱為烴的一元取代物，其同分異構體數目的判斷是常見重要題型，其確定方法常用“等效氫法”。
要用等效氫法判斷某烴的一元取代物的同分異構體的數目，首先要觀察烴的結構是否具有對稱性。
①連在同一碳原子上的氫原子等效，如甲烷中的4個氫原子等效。
②同一個碳原子上所連接的甲基(—CH3)上的氫原子等效。如新戊烷，其四個甲基等效，各甲基上的氫原子完全等效，也就是說新戊烷分子中的12個氫原子是等效的。
③分子中處于鏡面對稱位置(相當于平面鏡成像時，物與像的關系)上的氫原子是等效的。如分子中的18個氫原子是等效的。
烴分子中等效氫原子有幾種，則該分子一元取代物就有幾種同分異構體。
4．烴的二元取代物同分異構體數目的判斷——“定一移一”法
(1)先寫出烴的同分異構體。
(2)然后再利用“定一移一”法，即先固定一個支鏈的位置，再移動另一個支鏈，讓兩個支鏈的位置由“對”到“鄰”再到“間”(由近及遠)，以確定同分異構體的數目，同時要仔細考慮是否出現重復的情況。
1．下列烷烴進行一氯取代反應后，只能生成兩種不同的取代產物的是(　　)
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3CH2)2CHCH2CH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2 D．(CH3)3CCH2CH3
答案：C
解析：(CH3)2CHCH2CH2CH3中有5種不同環境的氫原子；(CH3CH2)2CHCH2CH3中有3種不同環境的氫原子；(CH3)2CHCH(CH3)2中有2種不同環境的氫原子；(CH3)3CCH2CH3中有3種不同環境的氫原子。
2．C5H12有三種不同結構，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4，下列相關敘述正確的是(　　)
A．丙有三種不同沸點的二氯取代物
B．C5H12表示一種純凈物
C．甲、乙、丙屬于同分異構體，具有相同的物理、化學性質
D．甲、乙、丙中，乙的一氯代物數目最多
答案：D
解析：A項，丙[C(CH3)4]只有一種氫原子，其二氯代物有兩種結構：取代同一個碳原子上的兩個氫原子和取代不同碳原子上的兩個氫原子，錯誤；B項，C5H12有三種同分異構體，可表示三種物質，錯誤；C項，甲、乙、丙屬于同分異構體，物理性質不同，化學性質相似，錯誤；D項，甲的一氯代物有三種，乙的一氯代物有四種，丙的一氯代物只有一種，正確。
3．分子式為C4H8Cl2的有機物共有(不含立體異構)(　　)
A．7種 B．8種
C．9種 D．10種
答案：C
解析：C4H8Cl2實際為丁烷的二氯代物，因此可以以丁烷為思維模型，丁烷的結構有CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH，然后在此基礎上考慮其中的兩個氫原子被氯原子取代，可寫出結構骨架： 、、，因此分子式為C4H8Cl2的有機物共有9種。
4．在分子式為C6H14的烷烴分子中：
(1)含有三個甲基的同分異構體的數目為________(填字母)。
A．2種 B．3種
C．4種 D．5種
(2)含有4個甲基的同分異構體的結構簡式為____________________________________。
答案：(1)A　(2) 、
解析：(1)C6H14的同分異構體共有5種，其中含三個甲基的有、2種。
(2)C6H14分子中含4個甲基，則結構中應含2個支鏈，2個支鏈(甲基)可以在不同的碳原子上也可以在同一碳原子上，故同分異構體為和。
本課總結
自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
隨堂提升
1．下列關于CH4的說法錯誤的是(　　)
A．CH4是沼氣、天然氣和煤礦坑道氣的主要成分
B．甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
C．收集甲烷可以用向下排空氣法
D．甲烷和氯水光照時發生取代反應
答案：D
2．在相同種類的有機物中，同系物具有(　　)
A．相同的相對分子質量 B．相同的物理性質
C．相似的化學性質 D．相同的最簡式
答案：C
3．下列關于烴的敘述正確的是(　　)
A．烴的通式為CnH2n＋2
B．完全燃燒的產物為二氧化碳和水的化合物一定是烴
C．烴是指含有碳、氫兩種元素的化合物
D．烷烴在一定條件下都能與Cl2發生取代反應
答案：D
解析：CnH2n＋2(n為正整數)是烷烴的分子通式，而非烴的，A錯誤；燃燒產物為二氧化碳和水的化合物不一定是烴，如化學式為CxHyOz的有機物完全燃燒，其產物也是二氧化碳和水，B錯誤；烴是指僅含有碳、氫兩種元素的有機化合物，C錯誤。
4．在標準狀況下，22．4 L CH4與氯氣在光照下發生取代反應，待反應完全后，測得四種有機取代物的物質的量相等，則消耗的氯氣為(　　)
A．1．25 mol B．2 mol
C．2．5 mol D．4 mol
答案：C
解析：1 mol CH4與氯氣發生取代反應，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0．25 mol，該四種取代物中n(Cl)＝0．25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2．5 mol，即1 mol CH4中被取代的氫原子為2．5 mol，每取代1 mol氫原子，消耗1 mol Cl2，故消耗的氯氣為2．5 mol。
5．已知烷烴A的密度是相同條件下H2密度的36倍。
(1)該烷烴A的分子式為________。
(2)寫出A可能存在的結構簡式：________________________________________。
(3)與A互為同系物且比A少一個碳原子的有機物的名稱為________________。
(4)若A的某種同分異構體B的一氯代物只有一種。
①B的結構簡式為______________。
②B與Cl2發生反應生成一氯代物的化學方程式為____________________________________。
③B燃燒的化學方程式為______________________________________。
答案：(1)C5H12　(2)CH3CH2CH2CH2CH3、、
(3)正丁烷或異丁烷　
(4)①
②CH3C(CH3)2CH3＋Cl2CH3C(CH3)2CH2Cl＋HCl
③CH3C(CH3)2CH3＋8O25CO2＋6H2O
解析：根據A的密度是相同條件下H2密度的36倍，推知其相對分子質量為72，設分子式為CnH2n＋2，12n＋2n＋2＝72，解得n＝5，則分子式為C5H12。戊烷有三種同分異構體：
CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、CH3C(CH3)2CH3，其中的一氯代物只有一種，在光照條件下可和Cl2發生取代反應。與戊烷互為同系物且比戊烷少一個碳原子的有機物是丁烷，丁烷有兩種同分異構體，名稱為正丁烷和異丁烷。
課時分層練
題號 1 2 3 4 5 6 7
難度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★
對點 烷烴的概念及通式 甲烷的性質 甲烷取代反應產物的判斷 同系物的概念 甲烷的結構 同系物和同分異構體的辨析 烷烴的命名、同系物、同分異構體
題號 8 9 10 11 12 13 14
難度 ★ ★★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★★
對點 烷烴的性質與結構 烴、同系物、同分異構體 甲烷和氯氣發生取代反應的探究 甲烷取代反應的相關計算 甲烷燃燒反應的相關計算 烷烴的綜合考查 甲烷與氯氣取代反應的創新探究
[學習·理解]
1．下列物質中，屬于烷烴的是(　　)
A．C8H16 B．CH3CH2OH
C． D．C6H6
答案：C
2．公元前一世紀，我國已使用天然氣，天然氣的主要成分為甲烷。下列關于甲烷的敘述中，錯誤的是(　　)
A．通常情況下，甲烷跟強酸、強堿、強氧化劑不反應
B．甲烷化學性質比較穩定，不能被任何氧化劑氧化
C．甲烷跟氯氣反應無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代反應
D．甲烷的四種取代物都難溶于水
答案：B
解析：CH4在點燃條件下能被O2氧化，B錯誤。
3．在光照條件下，將等物質的量的甲烷和氯氣充分反應，所得產物中物質的量最多的是(　　)
A．CH3Cl B．CH2Cl2
C．CHCl3 D．HCl
答案：D
解析：在光照條件下，等物質的量的甲烷和氯氣發生取代反應，由于在生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的同時，都會產生HCl，所以在所得產物中物質的量最多的是HCl。
4．下列各組物質中互為同系物的是(　　)
A．CH3—CH==CH2和CH3—CH2—CH==CH2
B．CH3—CH3和CH3—CH==CH2
C．CH3—CH2—CH3和CH3—CH==CH2
D．CH3—CH2—CH==CH2和CH3—CH2—CH3
答案：A
5．下列事實能夠說明甲烷分子為正四面體結構，而不是平面正方形結構的是(　　)
A．甲烷分子中的C—H鍵完全相同
B．甲烷分子的結構具有對稱性
C．甲烷分子的二氯代物只有一種結構
D．分子組成為CHCl3的物質具有固定的熔、沸點
答案：C
解析：若甲烷不是正四面體結構，而是平面正方形結構，則其二氯代物有兩種同分異構體。
6．下列說法正確的是(　　)
A．相對分子質量相同的幾種化合物，互稱為同分異構體
B．凡是分子組成相差一個或若干個CH2原子團的物質，彼此一定互為同系物
C．兩種化合物的組成元素相同，各元素的質量分數也相同，則兩者一定互為同分異構體
D．組成元素的質量分數相同，且相對分子質量也相同的不同化合物，一定互為同分異構體
答案：D
7．如圖所示是幾種烷烴的球棍模型，試回答下列問題：
(1)A、B、C三者互為________。
(2)A的分子式為________，C的名稱為________。
(3)寫出C的同分異構體的結構簡式：____________。
答案：(1)同系物　(2)C2H6　正丁烷　
(3)
[應用·實踐]
8．下列有關丙烷的敘述中不正確的是(　　)
A．光照下能夠發生取代反應
B．分子中所有碳原子一定在同一平面上
C．與CH3CH2CH2CH(CH3)2互為同系物
D．比丁烷更易液化
答案：D
解析：丙烷在光照下可與Cl2發生取代反應，A正確；丙烷分子中只有3個碳原子，故丙烷分子中所有碳原子一定在同一平面上，B正確；丙烷與CH3CH2CH2CH(CH3)2都屬于烷烴，分子組成上相差3個“CH2”原子團，互為同系物，C正確；丙烷分子中碳原子數小于丁烷，則丙烷的沸點比丁烷低，丙烷比丁烷更難液化，D錯誤。
9．如圖是一種有機物的結構簡式，下列關于該有機物的說法正確的是(　　)
A．屬于烴
B．其一氯取代物有4種
C．其中有3個碳原子在一條直線上
D．與CH3CH2CH2CH3互為同系物
答案：A
解析：該有機物有2種不同化學環境的氫原子，其一氯代物有2種，B錯誤；該烷烴中3個碳原子不可能在一條直線上，C錯誤；與CH3CH2CH2CH3的結構不同，分子式相同，二者互為同分異構體，D錯誤。
10．取一支硬質大試管，通過排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣(如圖)。下列對于試管內發生的反應及現象的說法正確的是(　　)
A．此反應無光照也可發生
B．甲烷和Cl2反應后的產物只有CH3Cl和HCl
C．盛放飽和食鹽水的水槽底部會有少量晶體析出
D．CH4和Cl2完全反應后液面上升，液體充滿試管
答案：C
解析：甲烷和Cl2在光照條件下發生取代反應生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，其中CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油狀液體，CH3Cl是不溶于水的氣體，所以液體不會充滿試管，A、B、D錯誤。
11．在光照的條件下，將1 mol CH4與一定量的氯氣充分混合，經過一段時間，甲烷和氯氣均無剩余，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物質的量分別為x mol、y mol、z mol，該反應中生成HCl的物質的量是(　　)
A．(1＋x＋2y＋3z) mol B．(x＋y＋z) mol
C．(2x＋3y＋4z) mol D．(1－x－y－z) mol
答案：A
解析：因為CH4和Cl2均無剩余，則由反應前后碳原子守恒可得一氯甲烷的物質的量為(1－x－y－z) mol，n(HCl)＝n(CH3Cl)＋2n(CH2Cl2)＋3n(CHCl3)＋4n(CCl4)＝(1－x－y－z＋2x＋3y＋4z) mol＝(1＋x＋2y＋3z) mol。
12．一定量的甲烷恰好與一定量的氧氣完全反應后得到CO、CO2和水蒸氣共30．4 g，將產物緩緩通過濃硫酸充分吸收后，濃硫酸增重14．4 g，則該甲烷完全燃燒還需要氧氣的體積(標準狀況下)為(　　)
A．1．12 L B．2．24 L
C．3．36 L D．4．48 L
答案：A
解析：根據題意可知該反應產生水的物質的量n(H2O)＝14．4 g÷18 g/mol＝0．8 mol，根據H原子守恒可知甲烷的物質的量n(CH4)＝0．8 mol×2÷4＝0．4 mol，則根據C原子守恒可知該反應產生的CO、CO2的物質的量之和n(CO)＋n(CO2)＝0．4 mol，二者的總質量m(CO)＋m(CO2)＝30．4 g－14．4 g＝16．0 g，則n(CO)＝0．1 mol，n(CO2)＝0．3 mol。若該甲烷完全燃燒，還需使CO變為CO2，根據化學方程式2CO＋O22CO2可知，0．1 mol CO完全燃燒需要消耗0．05 mol O2，其在標準狀況下的體積V(O2)＝0．05 mol×22．4 L/mol＝1．12 L。
13．完成下列填空：
(1)某有機物的結構簡式如圖所示，則該有機物________烷烴(填“屬于”或“不屬于”)。
(2)觀察下面幾種烷烴的球棍模型回答問題：
①A的結構簡式為____________，B的最簡式為__________。
②C的名稱為______，D的分子式為______。
③隨碳原子數增加，烷烴的熔、沸點依次________。
(3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四種烴各為1 mol，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是________(填化學式，下同)；上述四種烴各為1 g，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是________；1 mol C3H8在足量O2中燃燒，消耗O2________mol。
(4)寫出乙烷生成一氯乙烷的化學方程式：______________________________________；屬于________反應。
答案：(1)屬于
(2)①CH3CH2CH3　C2H5　②正戊烷　C5H12　③增大
(3)C4H10　CH4　5
(4)CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl　取代
解析：(3)由關系式C～O2～CO2、4H～O2～2H2O可得關系式，1 mol CH4～2 mol O2、1 mol C2H6～3．5 mol O2、1 mol C3H8～5 mol O2、1 mol C4H10～6．5 mol O2，則四種烴均為1 mol時，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是C4H10；上述四種烴各為1 g時，氫元素質量分數越高則耗氧量越大，甲烷的氫元素質量分數最高，故消耗O2最多的是CH4。
[創新·提高]
14．如圖是某同學利用注射器設計的簡易實驗裝置。甲中注入10 mL CH4，同溫同壓下乙中注入50 mL Cl2，將乙中氣體推入甲中，用漫射光照射一段時間，氣體在甲中反應。
(1)下列是某同學預測的實驗現象：
①氣體最終變為紅色；②實驗過程中，甲中活塞向內移動；③甲中內壁有油珠；④產生火花。
其中正確的是________(填序號)。
(2)甲管中發生反應的反應類型為________。
(3)反應后，若將甲中的物質推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到________________________。若再向其中滴入幾滴石蕊溶液，又觀察到________________。
答案：(1)②③　(2)取代反應
(3)液體分為兩層，產生白色沉淀　溶液先變紅后褪色
解析：(1)理論上，甲烷與氯氣體積比為1∶4時二者恰好完全反應生成CCl4，而甲中氯氣與甲烷體積比為5∶1＞4∶1，說明氯氣過量，最終氣體中仍有氯氣。反應過程中不會產生火花。產物中只有氯化氫和一氯甲烷為氣體，所以氣體的總物質的量減小，內部壓強減小，甲中活塞向內移動。
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