& 甲烷的取代反应知识点 & “已知碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧...”习题详情
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已知碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷．为了探究甲烷性质，某同学设计如下两组实验方案；甲方案探究甲烷与氧化剂反应（如图1所示）；乙方案探究甲烷与氯气反应的条件（如图2所示）甲实验现象：溴水无颜色变化，澄清石灰水变浑浊，无水硫酸铜变蓝色．乙实验操作过程：通过排饱和食盐水的方法收集两瓶甲烷与氯气（体积比为1：4）混合气体（Ⅰ、Ⅱ），Ⅱ瓶用预先准备好的黑色纸套套上，I瓶放在光亮处（不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸）．按图2安装好装置，并加紧弹簧夹a和b．（1）写出碳化铝与硫酸反应的化学方程式Al4C3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+3CH4↑&．（2）实验甲中浓硫酸的作用是干燥CH4&，集气瓶中收集到的气体能否直接排入空气中？否&（填“能”或“否”）．（3）下列对实验甲有关现象与结论的叙述都正确的是A&A．酸性高锰酸钾溶液不褪色，结论是通常条件下，甲烷不能与强氧化剂反应B．硬质试管里黑色粉末无颜色变化，结论是甲烷不与氧化铜反应C．硬质试管里黑色粉末变红色，推断氧化铜与甲烷反应只生成水和二氧化碳D．甲烷不能与溴水反应，推知甲烷不能与卤素单质反应（4）写出硬质试管里可能发生的化学方程式2CH4+7CuO&&△&&&7Cu+CO+CO2+4H2O&，（按甲烷与氧化铜物质的量之比2：7）（5）过一段时间，打开图2的a、b弹簧夹，Ⅰ、Ⅱ中观察到现象是在I瓶中：颜色逐渐变浅，且有油状液体产生，出现白雾，且可以看见水倒吸入I瓶中&．
本题难度：一般
题型：填空题&|&来源：网络
分析与解答
习题“已知碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷．为了探究甲烷性质，某同学设计如下两组实验方案；甲方案探究甲烷与氧化剂反应（如图1所示）；乙方案探究甲烷与氯气反应的条件（如图2所示）甲实验现象：溴水无颜色变化...”的分析与解答如下所示：
（1）根据碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷可知碳化铝与硫酸反应生成硫酸铝和甲烷；（2）根据实验甲的实验目的和甲烷的性质进行解答，若集气瓶中收集到的气体属于有毒气体，则不能排放到空气中，反之能；（3）A．若甲烷能与强氧化剂反应，酸性高锰酸钾溶液褪色；B．硬质试管里黑色粉末无颜色变化，可能为铜、氧化铜或氧化亚铜的混合物；C．氧化铜与甲烷反应生成水和二氧化碳、一氧化碳，硬质试管里黑色粉末也能变红色；D．甲烷能与卤素单质发生取代反应；（4）甲烷与氧化铜反应，碳元素化合价升高，铜元素化合价降低结合甲烷与氧化铜物质的量之比2：7书写；（5）甲烷和氯气在光照条件下发生反应，生成有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，还有无机物氯化氢，根据它们的性质解答．
解：（1）碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷，碳化铝与硫酸反应可理解为碳化铝（Al4C3）与水反应，产物再和硫酸反应，所以产物为硫酸铝和甲烷，反应方程式为：Al4C3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+3CH4↑，故答案为：Al4C3+6H2SO4=2Al2（SO4）3+3CH4↑；（2）碳化铝与硫酸反应生成硫酸铝和甲烷，甲方案探究甲烷与氧化剂反应，盛放浓硫酸的装置放置在氧化剂氧化铜之前，所以实验甲中浓硫酸的作用是干燥CH4，甲烷和氧化铜反应，碳元素化合价升高，生成碳的氧化物，产物中可能有一氧化碳生成，所以集气瓶中收集到的气体不能直接排放到空气中，故答案为：干燥CH4；否；（3）A．甲烷不能与强氧化剂反应，若能反应，则酸性高锰酸钾溶液在甲烷的作用下会褪色，现不褪色，结论是通常条件下，甲烷不能与强氧化剂反应，故A正确；B．甲烷能与氧化铜反应，当少量甲烷参加反应，硬质试管里为大量黑色粉末氧化铜和少量铜的混合物，业可能为氧化亚铜，现象无颜色变化，结论是甲烷不与氧化铜反应时错误的，故B错误；C．氧化铜与甲烷反应生成水和二氧化碳、一氧化碳，硬质试管里黑色粉末也能变红色，故C错误；D．甲烷不能与溴水反应，但甲烷能与卤素单质发生取代反应，故D错误；故选A；（4）甲烷中碳元素化合价为-4价，甲烷与氧化铜反应，碳元素化合价升高，甲烷与氧化铜物质的量之比2：7，先根据氢守恒确定水前系数，再根据碳、氧守恒得硬质试管里可能发生的化学方程式为：2CH4+7CuO&&△&&&7Cu+CO+CO2+4H2O，故答案为：2CH4+7CuO&&△&&&7Cu+CO+CO2+4H2O；（5）由于甲烷和氯气在光照条件下发生反应，生成物有CH3Cl（气体）、CH2Cl2（油状液体）、CHCl3（油状液体）、CCl4（油状液体）、HCl（极易溶于水），所以在I瓶中：颜色逐渐变浅，且有油状液体产生，出现白雾，且可以看见水倒吸入I瓶中，故答案为：在I瓶中：颜色逐渐变浅，且有油状液体产生，出现白雾，且可以看见水倒吸入I瓶中．
本题是关于甲烷的还原性的实验探究，考查了元素守恒定律的运用及实验的步骤、物质的性质等，掌握实验室制取氯气的反应原理，明确甲烷的取代反应原理、反应条件是解答关键，试题培养了学生灵活应用所学知识的能力，题目难度中等．
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已知碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷．为了探究甲烷性质，某同学设计如下两组实验方案；甲方案探究甲烷与氧化剂反应（如图1所示）；乙方案探究甲烷与氯气反应的条件（如图2所示）甲实验现象：溴水...
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与“已知碳化铝（Al4C3）与水反应生成氢氧化铝和甲烷．为了探究甲烷性质，某同学设计如下两组实验方案；甲方案探究甲烷与氧化剂反应（如图1所示）；乙方案探究甲烷与氯气反应的条件（如图2所示）甲实验现象：溴水无颜色变化...”相似的题目：
利用甲烷与氯气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．某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③&&&&（2）设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x≥&&&&（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是&&&&．（4）写出C装置中所发生反应的化学反应方程式（任意写一个）：&&&&．（5）E装置中除盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为&&&&．A、分液法&&&&&B、蒸馏法&&&&&&&&&C、萃取分液法&&&&&&&&D、结晶法该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为&&&&（填编号）．A、CH4&&&&&&&&B、CH3Cl&&&&&&&&&C、CH2Cl2&&&&&&&&&&&&D、CHCl3．
利用甲烷与氯气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．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：根据要求填空：（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②&&&&；③&&&&；（2）D装置中的石棉上均匀附着KI粉末，其作用是&&&&（3）E装置的作用是&&&&（填编号）；A．收集气体&&&&B．吸收氯气&&&&&C．防止倒吸&&&&&D．吸收氯化氢（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式&&&&（5）装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方为&&&&．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是&&&&（填编号）A．CH4&&&　&B．CH3Cl&　　&C．CH2Cl2&　　&D．CHCl3&&&　E．CCl4．
甲烷和氯气以物质的量比1：1混合，在光照条件下，得到的有机产物是&&&&①CH3Cl ②CH2Cl2③CHCl3④CCl4⑤HCl．只有①①和②的混合物只有④①②③④的混合物
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2利用甲烷与氯气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．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：根据要求填空：（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②&&&&；③&&&&；（2）D装置中的石棉上均匀附着KI粉末，其作用是&&&&（3）E装置的作用是&&&&（填编号）；A．收集气体&&&&B．吸收氯气&&&&&C．防止倒吸&&&&&D．吸收氯化氢（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式&&&&（5）装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方为&&&&．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是&&&&（填编号）A．CH4&&&　&B．CH3Cl&　　&C．CH2Cl2&　　&D．CHCl3&&&　E．CCl4．
3图2是研究甲烷取代反应实验装置图，具体的实验方法是：取一个100mL的大量筒，先后收集20mL&CH4和80mL&Cl2，进行实验．（1）实验室制取氯气的装置如图1所示，请写出烧瓶中的反应方程式为：&&&&浓盐酸在反应中体现了&&&&性和&&&&性．（2）下列常用的干燥剂中，不能干燥氯气的是&&&&A、浓硫酸&&&&&& &B、P2O5&&&&&&&&C、无水氯化钙&&&&&&&&D、碱石灰（3）氯气是&&&&色的有毒气体，实验中剩余的氯气可用NaOH溶液吸收，请写出发生的离子方程式：&&&&．（4）若研究甲烷与氯气的取代反应，还需要的条件是&&&&．若将如图2所示装置放在强光下照射会有&&&&（填可能发生的不良后果）．（5）若量筒中的甲烷和氯气的量比较大，放在光亮的地方足够长的时间，下方水槽中的现象是&&&&，产生此现象的原因&&&&（用文字和方程式说明）
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