Question

4．某研究小組為了探究甲烷和氯氣反應的情況，設計了幾個實驗．
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />【實驗一】用如圖所示裝置，收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，照后觀察到量筒內形成一段水柱，認為有氯化氫生成．
（1）該反應的反應類型為取代反應
（2）該反應的化學方程式為（只寫第一步）CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl  ；
（3）水槽中盛放的液體應為C；（填標號）
A．水　　　 B．飽和石灰水　　 C．飽和食鹽水　　 D．飽和NaHCO₃溶液
【實驗二】收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，光照反應后，滴加AgNO₃溶液，看到有白色沉淀生 成，認為有氯化氫生成．
（4）你認為該實驗設計得出的結論是否正確的不正確，若不正確，理由是：氯水中加入AgNO₃溶液也會產生白色沉淀
【實驗三】
步驟一：收集半試管氯氣，加入10mL蒸餾水，充分振蕩，采用DIS系統的pH傳感器測溶液的pH（下同）．測得pH=3.26
步驟二：收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體（各占50%），在40W的日光燈下光照6min后，加入10mL蒸餾水，充分振蕩，測得pH=1.00．
（5）判斷該反應中有氯化氫生成的依據是步驟二測得的pH值比步驟一測得的pH值低．

Answer 1

分析 【實驗一】甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫，水槽中的液體必須滿足：氯氣在該溶液中溶解度很小，以便證明氯氣與甲烷發(fā)生了反應，據此解答；
【實驗二】（4）根據氯水的成分進行解答；
【實驗三】（5）如果步驟二中沒有生成HCl，那么pH也應該是3.26，．現在pH變小，說明生成的HCl溶于水導致pH變小；

解答 解：【實驗一】（1）甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應；
故答案為；取代反應；
（2）甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應生成一氯甲烷和氯化氫，方程式：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；
故答案為：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；
（3）Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，氯氣在飽和氯化鈉溶液中的溶解度較小，所以防止氯氣和水反應，水槽中盛放的液體最好為飽和食鹽水；由于氯氣在水中溶解度較大、氯水能夠與飽和石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液反應，干擾的實驗結果，而不能使用水，更不能使用飽和石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液，
故答案為：C．
【實驗二】（4）存在化學平衡：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；次氯酸是弱電解質，溶液中存在三種分子：Cl₂、HClO、H₂O；四種離子：H⁺、Cl^-、ClO^-、OH^-（少量），所以當氯水中加入AgNO₃溶液時會發(fā)生Ag⁺+Cl^-=AgCl↓產生白色沉淀，故此結論是不正確的．
故答案為：不正確；氯水中加入AgNO₃溶液也會產生白色沉淀；
【實驗三】（4）步驟一：氯氣溶于水后，Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO生成鹽酸，其pH為3.26，步驟二：pH=1.00，比3.26小，說明除了氯氣溶于水生成鹽酸外還有別的反應產生HCl，故答案為：步驟二測得的pH值比步驟一測得的pH值低；

點評 本題考查了甲烷的取代反應實驗探究，明確甲烷的化學性質及甲烷與氯氣發(fā)生取代反應的原理，解題時注意物質檢驗方案設計必須滿足嚴密性，題目難度不大．