Question

（1）甲烷电子式为

 

，分子结构为

 

．
（2）在1支大试管中收集一半体积的甲烷和一半体积的氯气，将其倒置于饱和食盐水中，放在光亮的地方，经过一段时间后可观察到混合气的颜色

 

，试管中液面

 

，试管内壁附着

 

．
（3）若将1mol甲烷和4mol的氯气发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗氯气为

 

mol，其反应类型

 

，生成的产物有

 

种．

Answer 1

考点：电子式,结构式,甲烷的化学性质

专题：有机化学基础

分析：（1）甲烷为共价化合物，分子中存在4个碳氢键，甲烷为 正四面体结构；
（2）甲烷可以和氯气放生取代反应，生成的氯化氢极易溶于水，其中的有机产物为难溶于水的液体；
（3）根据四种取代物的物质的量相等结合碳原子守恒计算取代物的物质的量，再根据被取代的氢原子和氯气分子之间的关系式计算消耗氯气的物质的量，该反应为取代反应，反应产物有5种．

解答： 解：（1）甲烷分子中存在4个碳氢键，碳原子最外层为8个电子，甲烷的电子式为：；甲烷为 正四面体结构，
故答案为：；正四面体；
（2）甲烷可以和氯气发生取代反应，生成的产物均无色，所以试管中气体颜色会变浅，由于生成的氯化氢极易溶于水，所以液面会上升；生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是不溶于水的油状的液体，
故答案为：逐渐变浅；上升；油状液滴；
（3）1mol甲烷中含有4molH，若完全被氯气取代，需要消耗4mol氯气，说明氯气足量；1mol甲烷完全与氯气发生取代反应，若生成相同物质的量的四种取代物，所以每种取代物的物质的量是0.25mol，甲烷和氯气的取代反应中，被取代的氢原子的物质的量与氯气的物质的量相等，
所以生成0.25molCH₃Cl需要氯气0.25mol氯气，
生成0.25molCH₂Cl₂需要氯气0.5mol，
生成0.25molCHCl₃需要氯气0.75mol氯气，
生成0.25molCCl₄需要氯气1mol，
所以总共消耗氯气的物质的量为：0.25mol+0.5mol+0.75mol+1mol=2.5mol；
该反应为取代反应，反应生成产物为：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄和HCl总共5种，
故答案为：2.5mol；取代反应；5．

点评：本题考查了甲烷的结构与性质、电子式的书写，题目难度中等，注意明确甲烷的取代反应中被取代的氢原子和氯气之间的关系是解本题的关键．