Question

利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)．某化學(xué)興趣小組通過在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下：

（1）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③

 

．
（2）設(shè)

V(Cl2)

V(CH4)

=x，若理論上欲取代反應(yīng)獲得最多的氯化氫則x≥

 

．
（3）在C裝置中，經(jīng)過一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式

 

．
（4）E裝置中除鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為

 

．
A．分液法       B．蒸餾法      C．萃取分液法        D．結(jié)晶法
（5）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是

 

．
（6）該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為

 

（填編號(hào)）
A、CH₄        B、CH₃Cl     C、CH₂Cl₂         D、CHCl₃．

Answer 1

考點(diǎn)：甲烷的取代反應(yīng)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）濃硫酸還可以干燥氯氣和氯化氫；
（2）甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物為氯化氫和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（3）甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和氯化氫；
（4）最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機(jī)物可用分液的方法分離；
（5）氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)；
（6）一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答： 解：（1）在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，同時(shí)生成的氯氣中還含有水分，濃硫酸具有吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性，所以B裝置除了控制氣流速度、均勻混合氣體外，還有干燥作用，
故答案為：干燥混合氣體；
（2）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)特點(diǎn)是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設(shè)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則應(yīng)保證甲烷被完全取代，x應(yīng)大于或等于4，
故答案為：4；
（3）生成的黑色小顆粒為炭黑，在強(qiáng)光照射下可發(fā)生反應(yīng)：CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl，
故答案為：CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl；
（4）鹽酸和有機(jī)物不能互溶，所以可以采用分液的方法分離，所以A正確，
故答案為：A；
（5）氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘離子氧化生成碘單質(zhì)，所以D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收過量的氯氣，
故答案為：吸收過量的氯氣；
（6）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，只有一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，所以AB正確，
故答案為：AB．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了氯氣在制取及氯代烴的制備，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，會(huì)從整體上分析各個(gè)裝置發(fā)生的反應(yīng)、各個(gè)裝置作用，知道甲烷和氯氣反應(yīng)中氫原子和氯氣分子之間的關(guān)系式，題目難度中等．