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準狀況下的體積為

 

；
（2）該反應中消耗的氯氣的物質的量是

 

；
（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構而非平面正方形結構的

 

．
A．CH₃Cl不存在同分異構體                 B．CH₂Cl₂不存在同分異構體
C．CHCl₃不存在同分異構體                 D．CH₄不存在同分異構體．

Answer 1

考點：甲烷的化學性質

專題：有機物的化學性質及推斷

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的量，代入V=nV_m計算；
（2）根據(jù)取代反應的特點可知：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構，而CH₂Cl₂有兩種結構：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構，因此只有正四面體結構才符合．

解答： 解：（1）根據(jù)碳原子守恒，1mol甲烷完全反應生成一氯甲烷的物質的量為1mol-amol-bmol-cmol=（1-a-b-c）mol，在標準狀況下的體積為（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構，還是平面正方形結構，CH₃Cl都不存在同分異構體，故A錯誤；
B．甲烷是正方形的平面結構，而CH₂Cl₂有兩種結構：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構，因此只有正四面體結構才符合，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構，還是平面正方形結構，CHCl₃都不存在同分異構體，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構，還是平面正方形結構，都不存在同分異構體，故D錯誤；
故答案為：B．

點評：本題考查了甲烷的結構和性質，側重于取代反應的特點和計算，題目難度一般，熟悉甲烷和氯氣取代反應的規(guī)律是解題的關鍵．