Question

4．利用甲烷與氯氣發(fā)生反應制取鹽酸的設想，在工業(yè)上已成為現(xiàn)實．某化學興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：

根據(jù)要求填空：
（1）裝置A中反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）B裝置有三種功能：
①控制氣流速度；②使氣體混合均勻；③干燥氣體．
（3）在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強光照射，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方程式CH₄+2Cl₂$\stackrel{hv}{→}$C+4HCl．
（4）D裝置中的石棉上均勻附著濕潤的KI粉末，其作用是吸收未反應的氯氣，E裝置的作用是吸收HCl，防止倒吸．
（5）裝置中除了有鹽酸生成外，還含有有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為分液；
該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，寫出尾氣中的主要成分是AB．
（填編號）
A．CH₄         B．CH₃Cl       C．CH₂Cl₂      D．CHCl₃       E．CCl₄
（6）實驗之余，該學習小組進一步探究甲烷與氯氣反應的條件．

通過排飽和食鹽水的方法收集兩瓶甲烷與氯氣（體積比為1：4）混合氣體（Ⅰ、Ⅱ），Ⅱ瓶用預先準備好的黑色紙?zhí)滋咨�，I瓶放在光亮處（不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸）．按上圖安裝好裝置，并夾緊彈簧夾a和b．過一段時間，打開彈簧夾a、b，Ⅰ、Ⅱ中觀察到現(xiàn)象是在I瓶中：顏色逐漸變淺，且有油狀液體產(chǎn)生，出現(xiàn)白霧，并可以看見水倒吸入I瓶中．

Answer 1

分析 A裝置是用濃鹽酸和二氧化錳加熱制取氯氣，B裝置中氯氣和甲烷充分混合，C裝置在光照條件下氯氣和甲烷發(fā)生取代反應生成氯代烴和HCl，D裝置中的石棉上均勻附著濕潤的KI粉末，氯氣具有強氧化性，能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，HCl極易溶于水，可以用水吸收生成的HCl；
（1）在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水；
（2）B裝置中含有濃硫酸，濃硫酸具有吸水性；該裝置中氯氣和甲烷充分混合；
（3）在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，說明有C生成，根據(jù)反應物、生成物及反應條件書寫方程式；
（4）氯氣具有強氧化性，能氧化還原性物質(zhì)，E裝置中水能吸收可溶性物質(zhì)，且導致的干燥管能防止倒吸；
（5）互不相溶的液體可以采用分液方法分離提純；
甲烷和一氯甲烷都是氣體且不溶于水；
（6）氯氣和甲烷發(fā)生取代反應生成氯代烴和HCl，HCl極易溶于水，氯氣為黃綠色氣體，氯代烴和甲烷都是無色物質(zhì)，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是油狀液體，HCl遇水蒸氣生成鹽酸小液滴．

解答 解：A裝置是用濃鹽酸和二氧化錳加熱制取氯氣，B裝置中氯氣和甲烷充分混合，C裝置在光照條件下氯氣和甲烷發(fā)生取代反應生成氯代烴和HCl，D裝置中的石棉上均勻附著濕潤的KI粉末，氯氣具有強氧化性，能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，HCl極易溶于水，可以用水吸收生成的HCl；
（1）在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）B裝置中含有濃硫酸，濃硫酸具有吸水性；該裝置中氯氣和甲烷充分混合，所以該裝置的作用還有使氣體混合均勻、干燥氣體，
故答案為：使氣體混合均勻；干燥氣體；
（3）在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，說明有C生成，根據(jù)反應物、生成物及反應條件書寫方程式為CH₄+2Cl₂$\stackrel{hv}{→}$ C+4HCl，故答案為：CH₄+2Cl₂$\stackrel{hv}{→}$ C+4HCl；
（4）氯氣具有強氧化性，能氧化還原性物質(zhì)KI，所以氯氣的作用是吸收未反應的氯氣，E裝置中水能吸收可溶性物質(zhì)，且導致的干燥管能防止倒吸，所以E裝置作用是 吸收HCl，防止倒吸，
故答案為：吸收未反應的氯氣； 吸收HCl，防止倒吸；
（5）互不相溶的液體可以采用分液方法分離提純，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都不溶于水，但HCl極易溶于水，可以采用分液方法分離提純；
甲烷和一氯甲烷都是氣體且不溶于水，所以還要處理尾氣中的甲烷和一氯甲烷，
故答案為：分液；AB；
（6）氯氣和甲烷發(fā)生取代反應生成氯代烴和HCl，HCl極易溶于水，氯氣為黃綠色氣體，氯代烴和甲烷都是無色物質(zhì)，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是油狀液體，HCl遇水蒸氣生成鹽酸小液滴，所以看到I中的現(xiàn)象是顏色逐漸變淺，且有油狀液體產(chǎn)生，出現(xiàn)白霧，并可以看見水倒吸入I瓶中，
故答案為：在I瓶中：顏色逐漸變淺，且有油狀液體產(chǎn)生，出現(xiàn)白霧，并可以看見水倒吸入I瓶中．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，明確物質(zhì)性質(zhì)、化學反應原理水解本題關鍵，側重考查學生實驗操作、物質(zhì)分離提純、物質(zhì)性質(zhì)，難點是判斷B裝置的作用，“氣體在該裝置中混合均勻“很多學生回答不出來．