Question

在光照的條件下，將1mol甲烷與一定量的氯氣充分混合，經(jīng)過一段時間，甲烷和氯氣均無剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫．
（1）若已知生成的二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳的物質(zhì)的量分別為amol、bmol、cmol，生成的混合物經(jīng)水洗后所得氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

；
（2）該反應(yīng)中消耗的氯氣的物質(zhì)的量是

 

；
（3）下列敘述中，能證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)而非平面正方形結(jié)構(gòu)的

 

．
A．CH₃Cl不存在同分異構(gòu)體                 B．CH₂Cl₂不存在同分異構(gòu)體
C．CHCl₃不存在同分異構(gòu)體                 D．CH₄不存在同分異構(gòu)體．

Answer 1

考點：甲烷的化學(xué)性質(zhì)

專題：有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)及推斷

分析：（1）根據(jù)碳原子守恒和氯代烴的狀態(tài)求出一氯甲烷的物質(zhì)的量，代入V=nV_m計算；
（2）根據(jù)取代反應(yīng)的特點可知：1mol甲烷與一定量的氯氣充分混合，生成幾氯甲烷就消耗多少mol的氯氣；
（3）如果甲烷是正方形的平面結(jié)構(gòu)，而CH₂Cl₂有兩種結(jié)構(gòu)：相鄰或者對角線上的氫被Cl取代，而實際上，其二氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)，因此只有正四面體結(jié)構(gòu)才符合．

解答： 解：（1）根據(jù)碳原子守恒，1mol甲烷完全反應(yīng)生成一氯甲烷的物質(zhì)的量為1mol-amol-bmol-cmol=（1-a-b-c）mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為（1-a-b-c）mol×22.4L/mol=22.4×（1-a-b-c）L，故答案為：22.4×（1-a-b-c）L；
（2）根據(jù)取代反應(yīng)的特點可知：1mol甲烷與一定量的氯氣充分混合，生成幾氯甲烷就消耗多少mol的氯氣，因此消耗的氯氣的物質(zhì)的量為：（1-a-b-c）mol+2amol+3bmol+4cmol=（1+a+2b+3c）mol，
故答案為：（1+a+2b+3c）mol；    
（3）A．無論甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，還是平面正方形結(jié)構(gòu)，CH₃Cl都不存在同分異構(gòu)體，故A錯誤；
B．甲烷是正方形的平面結(jié)構(gòu)，而CH₂Cl₂有兩種結(jié)構(gòu)：相鄰或者對角線上的氫被Cl取代，而實際上，其二氯取代物只有一種結(jié)構(gòu)，因此只有正四面體結(jié)構(gòu)才符合，故B正確；
C．無論甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，還是平面正方形結(jié)構(gòu)，CHCl₃都不存在同分異構(gòu)體，故C錯誤；
D．無論甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，還是平面正方形結(jié)構(gòu)，都不存在同分異構(gòu)體，故D錯誤；
故答案為：B．

點評：本題考查了甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，側(cè)重于取代反應(yīng)的特點和計算，題目難度一般，熟悉甲烷和氯氣取代反應(yīng)的規(guī)律是解題的關(guān)鍵．