Question

在光照的条件下，将1mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。

（1）若已知生成的二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳的物质的量分别为amol、bmol、cmol，生成的混合物经水洗后所得气体在标准状况下的体积为______________；

（2）该反应中消耗的氯气的物质的量是________________；

（3）下列叙述中，能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而非平面正方形结构的________。

A．CH₃Cl不存在同分异构体             B．CH₂Cl₂不存在同分异构体

C．CHCl₃不存在同分异构体             D．CH₄不存在同分异构体

Answer

22.4 (1－a－b－c)L (1+a+2b+3c)mol B

【解析】试题分析：（1）甲烷与一定量的氯气充分混合，生成的混合物经水洗后所得气体是一氯甲烷，根据元素守恒计算体积；（2）烷烃分子中几个氢原子被代替就消耗几个氯分子；（3）如果甲烷是正方形的平面结构，而CH2Cl2有两种结构：相邻或者对角线上的氢被Cl取代，而实际上，其二氯取代物只有一种结构。

解析：根据以上分析，（1）根据碳元素守恒，1mol甲烷与一定量的氯气充分混合生成一氯甲烷的物质的量为(1－a－b－c)mol，标准状况下的体积是22.4 (1－a－b－c)L；（2）烷烃分子中几个氢原子被代替就消耗几个氯分子，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别是(1－a－b－c)mol、amol、bmol、cmol，消耗氯气的物质的量为(1－a－b－c)mol×1+ amol×2+bmol×3+cmol×4=(1+a+2b+3c)mol；（3）如果甲烷是正方形的平面结构，而CH2Cl2有两种结构：相邻或者对角线上的氢被Cl取代，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此只有正四面体结构才符合，故B正确。

点睛：甲烷与一定量的氯气充分混合，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，其中只有一氯甲烷是难溶于水的气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳是难溶于水的油状液体。