Question

【題目】（1）有下列幾組物質或微粒：A.H和H；B.甲烷和乙烷；C.紅磷和白磷；D.金剛石、石墨和C60；E.丁烷和異丁烷；F.和

其中，屬于同分異構體的是__；屬于同位素的是__；屬于同素異形體的是__；屬于同一種物質的是___；屬于同系物的是___。（填字母編號）

（2）寫出分子中碳原子數小于10，一氯代物只有一種結構的所有烷烴的結構簡式：___、___、___、___。

（3）把1molCH4和一定量Cl2組成的混合氣體通入大試管中，將此試管倒立在盛有飽和食鹽水的水槽中，放在光亮處，回答下列問題：

I.在反應結束后，試管內的產物最多的是___，空間構型呈正四面體的產物為___（填化學式），寫出由甲烷直接生成該物質的化學方程式：___。

II.若（3）中甲烷完全反應，且生成的四種有機產物的物質的量相同，則反應消耗的Cl2的物質的量為___。

Answer 1

【答案】E A C、D F B CH4 CH3CH3 C(CH3)4 (CH3)3CC(CH3)3 HCl CCl4 CHCl3+4Cl2CCl4+4HCl 2.5mol

【解析】

根據四同的基本概念進行分析；根據分子的對稱性分析一氯代物只有一種的烷烴；根據取代反應的特點分析甲烷和氯氣的反應。

(1)A.H和H屬于H元素的不同原子，兩者互為同位素；

B.甲烷和乙烷屬于分子組成相同、結構相同的烷烴，兩者互為同系物；

C.紅磷和白磷屬于磷元素的不同單質，兩者互為同素異形體；

D.金剛石、石墨和C60均屬于碳元素的不同單質，其互為同素異形體；

E.丁烷和異丁烷分子式相同，但是結構不同，兩者互為同分異構體；

F.和均為3-甲基戊烷，屬于同一種物質；

綜上所述，屬于同分異構體的是E；屬于同位素的是A；屬于同素異形體的是CD；屬于同一種物質的是F；屬于同系物的是B。

(2)一氯代物只有一種結構的烷烴，其分子結構一定是高度對稱的，如CH4分子中的4個H完全等同，CH3CH3分子中的6個H原子完全等同，同理，將CH4和CH3CH3分子中的所有H原子換為-CH3，則其分子中的H原子仍然是完全等同的，因此，分子中碳原子數小于10，一氯代物只有一種結構的烷烴共有4種，分另是CH4、CH3CH3、C(CH3)4、(CH3)3CC(CH3)3。

(3)把1molCH4和一定量Cl2組成的混合氣體通入大試管中，將此試管倒立在盛有飽和食鹽水的水槽中，放在光亮處。

I. 兩者在光照的條件下發生4步取代反應，每一步都有HCl生成，有機產物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷。因此，在反應結束后，試管內的產物最多的是HCl（盡管其溶于水成為鹽酸，但是這種產物最多仍成立），空間構型呈正四面體的產物是四氯甲烷，其分子式為CCl4，由甲烷直接生成該物質的化學方程式為CHCl3+4Cl2CCl4+4HCl。

II.若(3)中甲烷完全反應且生成的四種有機產物的物質的量相同，則一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的物質的量均為0.25mol，由于每取代一個H原子需要一個Cl2分子，故反應消耗的Cl2的物質的量為0.25mol+0.25mol 2+0.25mol 3+0.25mol4= 2.5mol 。