Question

在光照的条件下，将1mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢．
（1）若已知生成的二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳的物质的量分别为amol、bmol、cmol，生成的混合物经水洗后所得气体在标准状况下的体积为

 

；
（2）该反应中消耗的氯气的物质的量是

 

；
（3）下列叙述中，能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而非平面正方形结构的

 

．
A．CH₃Cl不存在同分异构体                 B．CH₂Cl₂不存在同分异构体
C．CHCl₃不存在同分异构体                 D．CH₄不存在同分异构体．

Answer 1

考点：甲烷的化学性质

专题：有机物的化学性质及推断

分析：（1）根据碳原子守恒和氯代烃的状态求出一氯甲烷的物质的量，代入V=nV_m计算；
（2）根据取代反应的特点可知：1mol甲烷与一定量的氯气充分混合，生成几氯甲烷就消耗多少mol的氯气；
（3）如果甲烷是正方形的平面结构，而CH₂Cl₂有两种结构：相邻或者对角线上的氢被Cl取代，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此只有正四面体结构才符合．

解答： 解：（1）根据碳原子守恒，1mol甲烷完全反应生成一氯甲烷的物质的量为1mol-amol-bmol-cmol=（1-a-b-c）mol，在标准状况下的体积为（1-a-b-c）mol×22.4L/mol=22.4×（1-a-b-c）L，故答案为：22.4×（1-a-b-c）L；
（2）根据取代反应的特点可知：1mol甲烷与一定量的氯气充分混合，生成几氯甲烷就消耗多少mol的氯气，因此消耗的氯气的物质的量为：（1-a-b-c）mol+2amol+3bmol+4cmol=（1+a+2b+3c）mol，
故答案为：（1+a+2b+3c）mol；    
（3）A．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CH₃Cl都不存在同分异构体，故A错误；
B．甲烷是正方形的平面结构，而CH₂Cl₂有两种结构：相邻或者对角线上的氢被Cl取代，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此只有正四面体结构才符合，故B正确；
C．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CHCl₃都不存在同分异构体，故C错误；
D．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，都不存在同分异构体，故D错误；
故答案为：B．

点评：本题考查了甲烷的结构和性质，侧重于取代反应的特点和计算，题目难度一般，熟悉甲烷和氯气取代反应的规律是解题的关键．