Question

利用甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業上已成為現實．某化學興趣小組通過在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：

（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

V(Cl2)

V(CH4)

=x，若理論上欲取代反應獲得最多的氯化氫則x≥

 

．
（3）在C裝置中，經過一段時間的強光照射，發現硬質玻璃管內壁有黑色小顆粒產生，寫出置換出黑色小顆粒的化學方程式

 

．
（4）E裝置中除鹽酸外，還含有有機物，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，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣主要成分為

 

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

Answer 1

考點：甲烷的取代反應

專題：實驗題

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

解答： 解：（1）在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸反應生成氯氣，同時生成的氯氣中還含有水分，濃硫酸具有吸水性、脫水性和強氧化性，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）氯氣與甲烷發生取代反應，反應特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則應保證甲烷被完全取代，x應大于或等于4，
故答案為：4；
（3）生成的黑色小顆粒為炭黑，在強光照射下可發生反應：CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl，
故答案為：CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl；
（4）鹽酸和有機物不能互溶，所以可以采用分液的方法分離，所以A正確，
故答案為：A；
（5）氯氣具有強氧化性，能將碘離子氧化生成碘單質，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．

點評：本題考查了氯氣在制取及氯代烴的制備，明確實驗原理是解本題關鍵，會從整體上分析各個裝置發生的反應、各個裝置作用，知道甲烷和氯氣反應中氫原子和氯氣分子之間的關系式，題目難度中等．