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．某化學興趣小組擬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

 

；③

 

（2）設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

 

（3）D裝置中的石棉上均勻附著KI粉末，其作用是

 

（4）E裝置的作用是

 

（填編號）；
A、收集氣體     B、吸收氯氣     C、防止倒吸      D、吸收氯化氫
（5）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，寫出產生黑色小顆粒的化學方程式

 

（6）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

 

．該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣的主要成分是

 

（填編號）
A．CH₄    B．CH₃Cl      C．CH₂Cl₂      D．CHCl₃     D．CCl₄
（7）為防止氯氣尾氣污染空氣，根據氯水顯酸性的性質，可用

 

溶液吸收多余的氯氣．若該溶液配制時不慎濃度過低，發生反應的化學方程式是

 

．根據這一原理，工業上常用廉價的石灰乳吸收工業氯氣尾氣制得漂白粉，漂白粉的有效成分是

 

（填化學式），長期露置于空氣中的漂白粉，加稀鹽酸后產生的氣體是

 

（用字母代號填）．
A．O₂      B．Cl₂       C．CO₂       DHClO
（8）據報道，某年某月某日位于重慶市江北區的天原化工總廠相繼發生氯氣泄漏和爆炸事故．當人們逃離爆炸現場時，可以用浸有一定濃度的某種物質的水溶液的毛巾捂住鼻子，最適宜采用的該物質是

 

．
A．NaOH    B．NaCl        C．KBr         D．Na₂CO₃

Answer 1

考點：氯氣的實驗室制法,氯氣的化學性質

專題：鹵族元素

分析：（1）濃硫酸具有吸水性可以干燥氯氣和氯化氫，得到的氣體B中可以充分混合；
（2）甲烷和氯氣發生取代反應，逐步取代甲烷中的氫原子，產物為氯化氫和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（3）氯氣具有強的氧化性能夠氧化碘化鉀；
（4）反應后剩余的氯化氫氣體能夠污染空氣，不能排放到空氣中，需要吸收，氯化氫易溶于水需要放倒吸；
（5）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，黑色顆粒為碳，說明有碳生成；
（6）甲烷和氯氣發生取代反應，產物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；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；一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷；
（7）氯氣能夠與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉和次氯酸鈉、水；工業上將氯氣通入石灰乳生成氯化鈣、次氯酸鈣和水來制備漂白粉，次氯酸酸性弱于碳酸，漂白粉放置在空氣中生成碳酸鈣和次氯酸，碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳氣體；
（8）氯氣能夠與堿反應，應選擇堿性溶液吸收氯氣，但是不能用強堿，因為強堿具有腐蝕性．

解答： 解：（1）生成的氯氣中含有水蒸氣，因濃硫酸具有吸水性，還具有干燥作用，所以B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外，干燥混合氣體；
故答案為：使氣體混合均勻；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，當甲烷中氫原子全部被取代時生成的氯化氫最多，所以設V（Cl2）/V（CH4）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應保證甲烷中H被完全取代，x≥4；
故答案為：≥4；
（3）氯氣具有強的氧化性能夠氧化碘化鉀，反應生成氯化鉀和碘，所以D裝置中的石棉上均勻附著KI粉末可以吸收過量的氯氣；
故答案為：吸收過量的氯氣；
（4）裝置中最后剩余的氯化氫氣體需要吸收不能排放到空氣中，氯化氫易溶于水需要防止倒吸，E裝置在吸收氯化氫時可防止倒吸，
故答案為：CD；
（5）CH₄與Cl₂在強光照射下生成的黑色小顆粒為炭黑，所以在強光照射下可發生CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl；
故答案為：CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl；
（6））甲烷和氯氣發生取代反應，產物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷為氣態，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分層，可用分液分開；
一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，所以尾氣的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等氣體，應進行尾氣處理，
故答案為：分液；ab．
（7）氯氣能夠與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉和次氯酸鈉、水，反應的方程式為：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；工業上將氯氣通入石灰乳生成氯化鈣、次氯酸鈣和水來制備漂白粉，漂白粉的主要成分為氯化鈣與次氯酸鈣，有效成分為次氯酸鈣，次氯酸酸性弱于碳酸，漂白粉放置在空氣中生成碳酸鈣和次氯酸，碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳氣體；
故答案為：NaOH；Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；Ca（ClO）₂；C；
（8）氯氣能夠與堿反應，應選擇堿性溶液吸收氯氣，但是不能用強堿，因為強堿具有腐蝕性，碳酸鈉屬于強堿弱酸鹽，水解顯堿性，可以用來吸收氯氣，氫氧化鈉屬于強堿，具有腐蝕性，能夠腐蝕皮膚，氯化鈉、溴化鈉溶液為中性，
故選：D．

點評：本題考查了氯氣的制備和性質的檢驗，題目難度不大，明確反應原理和氯氣的性質是解題關鍵．