Question

如图所示，U型管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气（体积比为1：4）的混和气体，假定氯气在水中溶解度可以忽略．将该装置放置在有光亮的地方，让混和气体缓慢地反应一段时间．     
（1）假设甲烷与氯气充分反应，且只产生一种有机物，请写出化学方程式

 

．
（2）经过几个小时的反应后，U型管左端产生的现象是：

 

、

 

、

 

，右端的玻璃管中水柱变化是

 

．
（3）试解释U型管右端的玻璃管中水柱变化的原因

 

．
（4）在反应生成物中：常用作有机溶剂的是

 

、

 

，常用作灭火剂的是

 

；分子只有一种结构的事实能有效证明CH₄是

 

结构而非平面正方形结构．

Answer 1

考点：甲烷的化学性质

专题：有机反应

分析：（1）根据甲烷和氯气发生取代反应的实质来回答判断；
（2）根据甲烷和氯气反应以及大气压强原理来判断；
（3）根据大气压强原理来判断U型管右端的玻璃管中水柱变化；
（4）根据在反应生成物中，一氯甲烷为气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷是液体，常用作有机溶剂的是三氯甲烷、四氯甲烷，常用作灭火剂的是四氯甲烷；CH₂Cl₂只代表一种物质，可以判断甲烷分子是空间正四面体结构，而不是平面正方形结构；

解答： 解：（1）甲烷中的氢原子可以被氯原子取代，甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物即四氯化碳的化学方程式为：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
故答案为：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
（2）经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，气体颜色变浅，生成油状液体，所以压强减小，且生成的HCl能够溶解于水，U型管左端液面上升，U型管右端的玻璃管中水柱降低；
故答案为：气体颜色变浅；生成油状液体；液面上升；玻璃管中水柱降低；
（3）反应后，反应中气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低；
故答案为：反应后气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低；
（4）在反应生成物中有四种有机物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，常用作有机溶剂的是三氯甲烷、四氯甲烷，常用作灭火剂的是四氯甲烷；CH₂Cl₂只代表一种物质，可以判断甲烷分子是空间正四面体结构，而不是平面正方形结构；
故答案为：三氯甲烷；四氯甲烷；四氯甲烷；正四面体；

点评：本题考查学生甲烷和氯气的化学反应原理知识，注意平时知识的积累是解题的关键，难度不大．