Question

化石燃料之一的天然氣，其主要成分是甲烷．請回答下列問題．
（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)型的實驗事實是：

 

．

Answer 1

考點：甲烷的化學(xué)性質(zhì)

專題：有機物的化學(xué)性質(zhì)及推斷

分析：（1）甲烷是共價化合物，碳原子最外層有4個電子，能形成4個共價鍵達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個氫原子能形成一個共價鍵達到穩(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)，生成有機物有CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，還有無機物氯化氫，據(jù)此完成即可；
（3）根據(jù)價層電子對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)，因為正四面體的兩個頂點總是相鄰關(guān)系．

解答： 解：（1）因碳原子的最外層有4個電子，氫原子最外層1個電子，一個碳原子形成4對共用電子對，一個氫原子形成一對共用電子對，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)，生成有機物有CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，還有無機物：氯化氫，總計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，碳原子上的價電子都形成了共價鍵，屬于AB_n型的結(jié)構(gòu)，當(dāng)n=4時，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：兩個氯原子在鄰位和兩個氯原子在對位；若是正四面體，則只有一種，因為正四面體的兩個頂點總是相鄰關(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；二氯甲烷沒有同分異構(gòu)體．

點評：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)．