Question

化石燃料之一的天然氣，其主要成分是甲烷．請(qǐng)回答下列問(wèn)題．
（1）甲烷的電子式是：

 

．
（2）甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的產(chǎn)物有

 

種，該反應(yīng)的類型是

 

．
（3）甲烷的空間構(gòu)型是

 

，可證明其構(gòu)型的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：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）甲烷是共價(jià)化合物，碳原子最外層有4個(gè)電子，能形成4個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個(gè)氫原子能形成一個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，據(jù)此寫出甲烷的電子式；
（2）甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成有機(jī)物有CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，還有無(wú)機(jī)物氯化氫，據(jù)此完成即可；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷甲烷的空間構(gòu)型；若是正四面體，則只有一種結(jié)構(gòu)，因?yàn)檎�四面體的兩個(gè)頂點(diǎn)總是相鄰關(guān)系．

解答： 解：（1）因碳原子的最外層有4個(gè)電子，氫原子最外層1個(gè)電子，一個(gè)碳原子形成4對(duì)共用電子對(duì)，一個(gè)氫原子形成一對(duì)共用電子對(duì)，所以電子式為：；
故答案為：；
（2）由于甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成有機(jī)物有CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，還有無(wú)機(jī)物：氯化氫，總計(jì)5種產(chǎn)物，
故答案為：5；取代反應(yīng)；
（3）甲烷的中心原子是碳原子，碳原子上的價(jià)電子都形成了共價(jià)鍵，屬于AB_n型的結(jié)構(gòu)，當(dāng)n=4時(shí)，該分子是正四面體結(jié)構(gòu)，所以甲烷是正四面體構(gòu)型；若是正方形，二氯代物有兩種異構(gòu)體：兩個(gè)氯原子在鄰位和兩個(gè)氯原子在對(duì)位；若是正四面體，則只有一種，因?yàn)檎�四面體的兩個(gè)頂點(diǎn)總是相鄰關(guān)系，由此，由CH₂Cl₂只代表一種物質(zhì)，可以判斷甲烷分子是空間正四面體結(jié)構(gòu)，而不是平面正方形結(jié)構(gòu)．
故答案為：正四面體構(gòu)型；二氯甲烷沒(méi)有同分異構(gòu)體．

點(diǎn)評(píng)：本題考查甲烷的結(jié)構(gòu)，題目難度中等，注意CH₂Cl₂只代表一種物質(zhì)，可以證明甲烷分子是空間正四面體結(jié)構(gòu)，而不是平面正方形結(jié)構(gòu)．