Question

7．一氯甲烷的生產(chǎn)方法較多，包括甲烷氯化法、甲醇氯化法、光氯化法、氧氯化法等，一些工業(yè)過程也有副產(chǎn)物一氯甲烷．其中甲醇氯化法是由甲醇氣體和鹽酸在氯化鋅水溶液中，于130-140℃下反應(yīng)生成一氯甲烷，再經(jīng)水洗、冷卻、壓縮、冷凝而得．下圖是實驗室模擬制造一氯甲烷的裝置，裝置中的分液漏斗和燒瓶中分別盛有甲醇和濃鹽酸．

已知一氯甲烷的部分性質(zhì)如下：

名稱	熔點	沸點	溶解性
一氯甲烷	-97.73℃	-24.2℃	18℃時在水中微溶，與乙醚、丙酮或苯互溶，能溶于乙醇

試回答以下問題：
（1）與甲烷氯化法相比，甲醇氯化法的優(yōu)點是基本無副產(chǎn)品，原子利用率高．
（2）a中ZnCl₂，由于加量過少仍需再加沸石以防暴沸，如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片，應(yīng)該采取的正確操作是b（填正確答案標號）．
a．立即補加    b．冷卻后補加    c．不需補加    d．重新配料
（3）裝置b儀器的名稱圓底燒瓶，作用是防止倒吸、貯氣、作安全瓶等．
（4）甲烷氯化法副產(chǎn)物CCl₄與水混合后用分液漏斗分離，CCl₄從下口放出（填“上口倒出”或“下口放出”）．
（5）檢驗氣體產(chǎn)物CH₃Cl的方法是在e的逸出口點燃CH₃Cl氣體，火焰呈藍綠色（與其它烴燃燒現(xiàn)象有明顯區(qū)別）．CH₃Cl燃燒的化學方程式是2CH₃Cl+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂+2HCl+2H₂O．
（6）某學生在關(guān)閉活塞x的情況下做此實驗時發(fā)現(xiàn)，收集到一定體積的氣體產(chǎn)物所消耗的甲醇和濃鹽酸的混和液的量比正常情況下多（裝置的氣密性沒有問題），其原因是甲醇和鹽酸中的氯化氫都是易揮發(fā)的物質(zhì)，在加熱時揮發(fā)使得一氯甲烷的產(chǎn)率下降
（7）實驗結(jié)束后，d中收集到的液體中含有一氯甲烷、甲醇、鹽酸．
（8）甲醇在一定條件下還可生成二甲醚，二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，其能量密度高于甲醇（E=5.39kW•h•kg^-1）直接燃料電池的能量密度．若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的理論輸出電壓為1.20V，能量密度E=8.64kW•h•kg^-1
，已知能量密度E=電池輸出電能/燃料質(zhì)量，lkW•h=3.6×l0⁶J，電子電量為1.6×10 ^-19C，N_A為6.02×l0²³mol^-l）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素守恒可知，甲烷氯化法制一氯甲烷，有氯化氫生成，氯原子的利用率低，甲醇氯化法制一氯甲烷，有水生成，氯原子的利用率高，同時不會產(chǎn)生有污染的物質(zhì)；
（2）實驗中為防止暴沸，加入沸石，如果忘記沒有加，應(yīng)等溶液冷卻后補加，據(jù)此答題；
（3）根據(jù)裝置圖可知b儀器的名稱是圓底燒瓶，在裝置圖中的作用是防止倒吸、貯氣、作安全瓶等；
（4）CCl₄的密度大于水，所以與水混合后用分液漏斗分離，CCl₄從下口放出；
（5）根據(jù)元素守恒可知，CH₃Cl燃燒生成二氧化碳、水、氯化氫，據(jù)此書寫化學方程式；
（6）甲醇和鹽酸中的氯化氫都是易揮發(fā)的物質(zhì)，在制取一氯甲烷時會由于揮發(fā)使得一氯甲烷的產(chǎn)率下降； 
（7）一氯甲烷微溶于水，甲醇和氯化氫都易溶于水，所以實驗結(jié)束后，d中收集到的液體中上述三種物質(zhì)都會有；
（8）計算1Kg二甲醚輸出的電能，結(jié)合$能量密度E=\frac{電池輸出電能}{燃料質(zhì)量}$計算．

解答 解：（1）根據(jù)元素守恒可知，甲烷氯化法制一氯甲烷，有氯化氫生成，氯原子的利用率低，甲醇氯化法制一氯甲烷，有水生成，氯原子的利用率高，同時不會產(chǎn)生有污染的物質(zhì)，
故答案為：基本無副產(chǎn)品，原子利用率高；
（2）實驗中為防止暴沸，加入沸石，如果忘記沒有加，應(yīng)等溶液冷卻后補加，故選b；
（3）根據(jù)裝置圖可知b儀器的名稱是圓底燒瓶，在裝置圖中的作用是防止倒吸、貯氣、作安全瓶等，
故答案為：圓底燒瓶；防止倒吸、貯氣、作安全瓶等；
（4）CCl₄的密度大于水，所以與水混合后用分液漏斗分離，CCl₄從下口放出，
故答案為：下口放出；
（5）根據(jù)元素守恒可知，CH₃Cl燃燒生成二氧化碳、水、氯化氫，反應(yīng)的化學方程式為2CH₃Cl+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂+2HCl+2H₂O，
故答案為：2CH₃Cl+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂+2HCl+2H₂O；
（6）甲醇和鹽酸中的氯化氫都是易揮發(fā)的物質(zhì)，在制取一氯甲烷時會由于揮發(fā)使得一氯甲烷的產(chǎn)率下降，
故答案為：甲醇和鹽酸中的氯化氫都是易揮發(fā)的物質(zhì)，在加熱時揮發(fā)使得一氯甲烷的產(chǎn)率下降； 
（7）一氯甲烷微溶于水，甲醇和氯化氫都易溶于水，所以實驗結(jié)束后，d中收集到的液體中上述三種物質(zhì)都會有，
故答案為：一氯甲烷、甲醇、鹽酸；
（8）1Kg二甲醚輸出的電能：w=UIt=Uq=1.20×$\frac{1000}{46}$×12×6.02×10²³×1.6×10^-19J=3.11×10⁷ J=$\frac{3.11×1{0}^{7}}{3.6×1{0}^{6}}$kW•h=8.38 kW•h，所以二甲醚燃料電池能量密度E=8.64 kW•h•kg^-1，
故答案為：8.64 kW•h•kg^-1．

點評 本題以一氯甲烷的制備為載體綜合考查學生的分析能力和實驗?zāi)芰�，為高考常見題型和高頻考點，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實驗原理的理解，難度中等．