Question

11．某化學(xué)興趣小組擬在實驗室中模擬甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸，其設(shè)計的模擬裝置如下：

（1）設(shè)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x的取值范圍是x≥4．
（2）B裝置有三種功能：
①通過觀察氣泡控制氣體流速；②使氣體均勻混合；③干燥混合氣體．
（3）D裝置的石棉中均勻附著KI粉末，其作用是吸收過量的氯氣．
（4）E裝置的作用是吸收氯化氫，球形漏斗作用是防止倒吸．
（5）一段時間后，E裝置內(nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象是液體分層，上下兩層均為無色液體．該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣的主要成分可能是AB（填編號）．
A．CH₄　       B．CH₃Cl　      C． CHCl₃　    D．CCl₄．

Answer 1

分析 A裝置：實驗室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cl₂，B裝置：干燥Cl₂，裝置C：經(jīng)干燥后和甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種氯代烴和HCl，在強光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂$\stackrel{強光}{→}$C+4HCl，生成的黑色小顆粒為炭黑，D裝置：吸收過量的氯氣，E裝置：最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，球形漏斗球形部分具有較大空間，能防止倒吸，與有機物可用分液的方法分離．
（1）甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成產(chǎn)物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則應(yīng)讓甲烷中所有的氫原子都被取代；
（2）B裝置有三種功能：①干燥氣體；②將氣體混合均勻③干燥混合氣體；
（3）碘化鉀能夠與氯氣反應(yīng)生成氯化鉀和碘，能夠吸收過量的氯氣；
（4）尾氣中含有氯化氫，氯化氫易溶于水，可以用水吸收尾氣，注意防止倒吸的發(fā)生；
（5）甲烷與氯氣發(fā)生反應(yīng)生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，除去一氯甲烷為氣體外，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是油狀液體，不溶于水，溶液分層，可以選擇分液法分離，據(jù)此解答．

解答 解：（1）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，一氯取代：CH₄+Cl₂ $\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl，反應(yīng)特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，若理論上欲獲得最多的氯化氫，設(shè)$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，則x值應(yīng)保證甲烷被完全取代，x≥4，
故答案為：x≥4；
（2）B裝置有三種功能：①使氣體均勻混合；②通過觀察氣泡控制氣體流速③干燥混合氣體；
故答案為：①通過觀察氣泡控制氣體流速；②使氣體均勻混合；③干燥混合氣體；
（3）氯氣具有氧化性，KI中-1價的碘能被氯氣氧化，產(chǎn)物為氯化鉀固體和碘單質(zhì)，所以，D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，能吸收過量的氯氣，
故答案為：吸收過量的氯氣；
（4）尾氣中含有氯化氫，E裝置中盛有水，能夠吸收氯化氫防止空氣污染，氯化氫易溶于水，導(dǎo)管直接插入水中容易發(fā)生倒吸，球形漏斗球形部分具有較大空間，能防止倒吸；
故答案為：吸收氯化氫；防止倒吸；
（5）甲烷與氯氣發(fā)生反應(yīng)生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，除去一氯甲烷為氣體外，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是油狀液體，不溶于水，現(xiàn)象為：溶液分層，上下兩層均為無色液體，可以選擇分液法分離，尾氣中含有未反應(yīng)的甲烷與生成的一氯甲烷，故選AB；
故答案為：液體分層，上下兩層均為無色液體； AB．

點評 本題考查氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，本題注意把握題給信息，明確甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的原理及產(chǎn)物的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．