Question

如圖所示，U型管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣（體積比為1：4）的混和氣體，假定氯氣在水中溶解度可以忽略．將該裝置放置在有光亮的地方，讓混和氣體緩慢地反應一段時間．     
（1）假設甲烷與氯氣充分反應，且只產生一種有機物，請寫出化學方程式

 

．
（2）經過幾個小時的反應后，U型管左端產生的現象是：

 

、

 

、

 

，右端的玻璃管中水柱變化是

 

．
（3）試解釋U型管右端的玻璃管中水柱變化的原因

 

．
（4）在反應生成物中：常用作有機溶劑的是

 

、

 

，常用作滅火劑的是

 

；分子只有一種結構的事實能有效證明CH₄是

 

結構而非平面正方形結構．

Answer 1

考點：甲烷的化學性質

專題：有機反應

分析：（1）根據甲烷和氯氣發生取代反應的實質來回答判斷；
（2）根據甲烷和氯氣反應以及大氣壓強原理來判斷；
（3）根據大氣壓強原理來判斷U型管右端的玻璃管中水柱變化；
（4）根據在反應生成物中，一氯甲烷為氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷是液體，常用作有機溶劑的是三氯甲烷、四氯甲烷，常用作滅火劑的是四氯甲烷；CH₂Cl₂只代表一種物質，可以判斷甲烷分子是空間正四面體結構，而不是平面正方形結構；

解答： 解：（1）甲烷中的氫原子可以被氯原子取代，甲烷與氯氣反應充分，且只產生一種有機物即四氯化碳的化學方程式為：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
故答案為：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
（2）經過幾個小時的反應后，消耗氯氣，反應中氣體的物質的量減少，氣體顏色變淺，生成油狀液體，所以壓強減小，且生成的HCl能夠溶解于水，U型管左端液面上升，U型管右端的玻璃管中水柱降低；
故答案為：氣體顏色變淺；生成油狀液體；液面上升；玻璃管中水柱降低；
（3）反應后，反應中氣體的物質的量減少，且生成的HCl能夠溶解于水，所以左側壓強減小至零，故右側玻璃管中的水柱降低；
故答案為：反應后氣體的物質的量減少，且生成的HCl能夠溶解于水，所以左側壓強減小至零，故右側玻璃管中的水柱降低；
（4）在反應生成物中有四種有機物：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，常用作有機溶劑的是三氯甲烷、四氯甲烷，常用作滅火劑的是四氯甲烷；CH₂Cl₂只代表一種物質，可以判斷甲烷分子是空間正四面體結構，而不是平面正方形結構；
故答案為：三氯甲烷；四氯甲烷；四氯甲烷；正四面體；

點評：本題考查學生甲烷和氯氣的化學反應原理知識，注意平時知識的積累是解題的關鍵，難度不大．