Question

把1mol CH₄ 和一定量Cl₂組成的混合氣體通入大試管中，將此試管倒立在盛有飽和食鹽水的水槽中，放在光亮處，回答下列問(wèn)題：
（1）片刻后試管中的現(xiàn)象為：①試管內(nèi)氣體的顏色變淺，②試管壁上出現(xiàn)

 

、③試管內(nèi)

 

．
（2）在反應(yīng)結(jié)束后，試管內(nèi)的產(chǎn)物最多的是

 

，空間構(gòu)型呈正四面體的產(chǎn)物為

 

．
（3）若（2）中生成的四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量相同，則反應(yīng)消耗的Cl₂的物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：甲烷的取代反應(yīng)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）根據(jù)氯氣在光照條件下發(fā)生了取代反應(yīng)，生成的物質(zhì)有：CH₃Cl（氣體）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl；根據(jù)生成的CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄常溫下均為無(wú)色液體油狀液滴；
（2）每取代甲烷分子中1個(gè)H氫原子，都會(huì)生成1分子氯化氫，所以反應(yīng)產(chǎn)物中最多的是氯化氫；產(chǎn)物中空間結(jié)構(gòu)為正四面體的為四氯化碳；
（3）根據(jù)甲烷的物質(zhì)的量計(jì)算出四種取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量，再根據(jù)甲烷與氯氣的取代反應(yīng)特點(diǎn)計(jì)算出消耗氯氣的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）CH₄和Cl₂光照生成CH₃Cl（氣體）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl，隨著反應(yīng)進(jìn)行，Cl₂不斷消耗，黃綠色逐漸消失，又由于生成的CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄常溫下均為無(wú)色液體，使試管壁上有油狀液滴；因生成的HCl易溶于水，反應(yīng)后，試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，水位在試管內(nèi)上升，
故答案為：油狀液滴；液面上升；
（2）甲烷與氯氣的反應(yīng)的產(chǎn)物有CH₃Cl（氣體）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl，由于CH₄和Cl₂發(fā)生的每一步取代反應(yīng)中都有HCl生成，則產(chǎn)物中物質(zhì)的量最多的是HCl；四氯化碳的空間結(jié)構(gòu)與甲烷相同，為正四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：HCl；CCl₄；
（3）1mol甲烷與氯氣完全反應(yīng)生成四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量相同，即分別生成了0.25molCH₃Cl（氣體）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，根據(jù)取代反應(yīng)特點(diǎn)，每取代1molH原子，需要消耗1mol氯氣，則總共消耗氯氣的物質(zhì)的量為：0.25mol+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol，
故答案為：2.5mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了甲烷的取代反應(yīng)原理，題目難度不大，注意掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)，明確取代反應(yīng)原理，（2）為易錯(cuò)點(diǎn)，注意反應(yīng)產(chǎn)物與有機(jī)產(chǎn)物的不同及甲烷與氯氣的取代反應(yīng)特點(diǎn)．