Question

18．CH₄是天然气、沼气的主要成分，目前世界20%的能源需求由它提供．
（1）写出CH₄的结构式．
（2）CH₄是重要的化工原料，可以制备重要溶剂四氯化碳，写出由CH₄直接生成四氯化碳的化学方程式CH₄+4Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl．
（3）在碳原子数小于10的CH₄的同系物中，写出一氯取代物只有一种的烷烃的结构简式：CH₃CH₃、C（CH₃）₄（或C（CH₃）₃C（CH₃）₃）（任写两种）．

Answer 1

分析 （1）根据结构式可以在一定程度上反映真正的分子结构和性质，甲烷分子中1个碳原子和4个氢原子分别形成1个碳氢共价键；
（2）根据取代反应原理写出甲烷与氯气反应生成四氯化碳的方程式；
（3）甲烷的同系物中，一氯取代物只有一种，说明该烷烃中只有一种等效氢原子，根据等效氢原子的判断方法来解答．

解答 解：（1）甲烷是碳原子和氢原子间通过共价单键形成的空间正四面体结构，其结构式为，故答案为：；
（2）1mol甲烷与4mol氯气发生取代反应生成四氯化碳和氯化氢，反应的化学方程式为CH₄+4Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl，故答案为：CH₄+4Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl；
（3）烷烃分子中，同一个碳上的氢原子等效，连在同一个碳原子上的氢原子等效，具有镜面对称的碳原子上的氢原子等效，烷烃的一氯取代物只有一种，说明该烷烃中只有一种等效氢原子，在碳原子数小于10的所有烷烃的同分异构体中，其一氯取代物只有一种的甲烷的同系物的结构简式为：CH₃CH₃、C（CH₃）₄和C（CH₃）₃C（CH₃）₃，
故答案为：CH₃CH₃、C（CH₃）₄（或C（CH₃）₃C（CH₃）₃）．

点评 本题考查了甲烷的结构与性质、同分异构体的书写，题目难度中等，注意掌握甲烷的结构与性质，明确同分异构体的概念及书写原则，（3）为难点，需要明确等效H原子的含义及应用方法．