Question

【題目】利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，同時獲得副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實。某化學(xué)興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，其設(shè)計的模擬裝置如下：

根據(jù)要求填空：

根據(jù)要求填空：

（1）A裝置發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________________。C裝置中CH4與Cl2生成一氯代物的化學(xué)反應(yīng)方程式是___________________________ 。

（2）導(dǎo)管a的作用是____________。儀器b的名稱是____________。

（3）D裝置中的石棉上均勻附著潮濕的KI，其作用是______________ 。

（4）E裝置的作用是____________。（填序號）。

A．收集氣體 B．吸收氯氣 C．防止倒吸 D．吸收氯化氫

（5）該裝置的缺陷是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣的主要成分是_______.

A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E.CCl4

（6）設(shè)V(Cl2)/V(CH4)=x,若理論上欲獲得最多的氯化氫,則x值應(yīng)______。

Answer 1

【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2+2H2O CH4+Cl2CH3Cl+HCl 平衡內(nèi)外壓強(qiáng) 干燥管 吸收過量氯氣 CD AB x≥4

【解析】

A裝置：實驗室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cl2，B裝置：干燥Cl2，裝置C：經(jīng)干燥后和甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種氯代烴和HCl，D裝置：吸收過量的氯氣，E裝置：最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，球形漏斗球形部分具有較大空間，能防止倒吸，與有機(jī)物可用分液的方法分離，據(jù)此分析。

（1）MnO2能將HCl（濃）氧化為Cl2，A中制取Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O，離子反應(yīng)為：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，C裝置中CH4與Cl2生成一氯代物，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

（2）A裝置制取氯氣，導(dǎo)管a連接分液漏斗和燒瓶，其作用為：平衡氣壓，使?jié)恹}酸能夠順利流下；根據(jù)儀器的構(gòu)造可知，儀器b為球形干燥管；

（3）氯氣具有氧化性，KI中-1價的碘能被氯氣氧化，產(chǎn)物為氯化鉀和碘單質(zhì)，所以，D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，能吸收過量的氯氣；

（4）甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷為氣態(tài)，反應(yīng)生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分層，可用分液分開，甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成氯化氫，氯化氫極易溶于水，球形干燥管球形體積大，能防止倒吸；

答案選CD；

（4）一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，所以尾氣的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等氣體，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，該裝置的缺陷是沒有進(jìn)行甲烷和生成的一氯甲烷等尾氣處理；

答案選AB；

（6）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，若理論上欲獲得最多的氯化氫，設(shè)=x，則x值應(yīng)保證甲烷被完全取代，x≥4。