Question

【題目】利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的副產(chǎn)品生產(chǎn)鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組模擬上述過程，所設(shè)計(jì)的裝置如圖所示：

(1)A中制取Cl2的反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________。

(2)B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③_______________________。

(3)D裝置中的石棉上吸附著潮濕的KI，其作用是________________。

(4)E裝置的作用是_______________________。

(5)E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法是______________。

(6)將1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，測得4種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則消耗的氯氣的物質(zhì)的量是_____。

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O 干燥氣體 除去過量的Cl2 吸收氯化氫 分液 2.5mol

【解析】

甲烷與氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成多種氯代甲烷和氯化氫。A裝置是濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣的發(fā)生裝置，通過B裝置，除去氯氣中的水蒸氣，控制兩種氣體的流速，使氯氣和甲烷混合均勻，C裝置是甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的裝置，D裝置盛有濕潤的KI粉末可以用來除去過量的氯氣，尾氣中含有氯化氫，容易污染空氣，需要進(jìn)行尾氣處理。

（1）MnO2能將HCl（濃）氧化為Cl2，A中制取Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O；
（2）通過B裝置，濃硫酸除去氯氣中的水蒸氣，控制兩種氣體的流速，使氯氣和甲烷混合均勻，故答案為干燥氣體；

（3）濕潤的KI粉末可以用來除去過量的氯氣，發(fā)生反應(yīng)：2KI+Cl2=2KCl+I2；
（4）由于上述過程中產(chǎn)生的氯氣和HCl均易導(dǎo)致大氣污染，所以E的作用是吸收尾氣，HCl極易溶于水易發(fā)生倒吸，另外E還可以防止倒吸，故答案為吸收氯化氫；
（5）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；

（6）1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，欲使得到的四種取代物的物質(zhì)的量相等，則生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各為0.25 mol，該四種取代物中n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol。根據(jù)取代反應(yīng)的特點(diǎn)知，n(HCl)＝2.5 mol，故生成物中含氯原子物質(zhì)的量為5 mol，根據(jù)元素守恒可判斷參加反應(yīng)的n(Cl2)＝2.5 mol。