Question

【题目】2016年4月26日，欧洲航天局发布消息称，科学家在围绕土星公转的最大卫星——“土卫六”上发现了纯度极高的液态甲烷海。科学家发现，其表面有液态碳氢化合物组成的海洋，其中一个海洋之中甚至全是甲烷液体，海底覆盖着富氧物质，海边可能还有湿地。回答下列有关甲烷的问题：

（1）以下各图均能表示甲烷的分子结构，_______________更能反映其真实的存在状况。（填选项字母）

（2）在光照条件下，甲烷与氯气发生反应生成氯仿（三氯甲烷），写出该化学反应方程式：_________________，该反应的类型为_____________________。

（3）某研究性学习小组进行CH4的性质探究实验。

①通入高锰酸钾酸性溶液，现象是______________________。

②在无色玻璃集气瓶中与Cl2混合后光照，现象是_______________________。

③为了验证CH4是否具有还原性，某小组设计了如下实验：

实验过程中还观察到无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为_____________________。

④研究小组将CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是_____________。

请设计一个实验方案证明你的结论(用文字表示，不必画实验装置图)______________。

Answer 1

【答案】 D CH4+3Cl2CHCl3+3HCl 取代反应 KMnO4溶液不褪色 混合气体颜色变浅，有油状液体生成 CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O CH4与Br2发生了取代反应或CH4把Br2带走 用pH试纸检验反应前后的溶液，若pH变小，则发生取代反应，若无明显变化则被CH4带走

【解析】（1）A．表示甲烷分子结构示意图，能体现甲烷的正四面体结构，但不能体现原子的相对大小，不能够反映其真实存在状况，A不选；B．为甲烷电子式，表现原子的成键情况，不能体现甲烷的真实的存在状况，B不选；C．表示甲烷的球棍模型，能体现甲烷的正四面体结构，能体现原子的相对大小，但不能体现分子的真实结构，C不选；D．甲烷的比例模型，体现原子的相对大小及连接形式，体现甲烷的正四面体结构，更接近分子的真实结构，D选；答案选D；（2）在光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应生成氯仿（三氯甲烷），该化学反应方程式为CH4+3Cl2CHCl3+3HCl；（3）①甲烷性质较为稳定，与酸性高锰酸钾溶液不反应，甲烷通入高锰酸钾酸性溶液，现象是高锰酸钾酸性溶液不褪色；（2）氯气为黄绿色气体，甲烷可以和氯气放生取代反应；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷为气体，其余为液体，现象为集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成；③五水合硫酸铜为蓝色，无水CuSO4逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水出现浑浊，说明有二氧化碳生成，根据原子守恒，CH4与CuO反应的化学方程式为： CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O；④CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，说明溴参加了反应或溴被带走，因甲烷为饱和烃，所以溴单质可能与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走，假如发生取代反应，必有溴化氢产物，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应，若溴单质被甲烷气体带走，溴单质溶于水显酸性，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走。