Question

1．某化學興趣小組擬在實驗室中模擬甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸，其設計的模擬裝置如圖：

（1）設$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=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）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，置換出黑色小顆粒的化學方程式為CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，可見有機反應有很多副反應．
（6）一段時間后，E裝置內出現的現象是液體分層，上下兩層均為無色液體．從E中分離出鹽酸的最佳操作為分液．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A　B（填編號）．
A．CH₄　   B．CH₃Cl　   C． CHCl₃　   D．CCl₄．

Answer 1

分析 （1）甲烷與氯氣發生取代反應生成產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，則應讓甲烷中所以的氫原子都被取代；
（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，注意防止倒吸的發生；
（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為炭黑，說明有碳生成，據此寫出方程式；
（6）甲烷與氯氣發生反應生成一氯甲烷、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，據此解答．

解答 解：（1）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，若理論上欲獲得最多的氯化氫，設$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，則x值應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）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質，KI飽和溶液及KI粉末可除去過量的氯氣，故答案為：除去過量的氯氣；
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，導管直接插入水中容易發生倒吸，球形漏斗作用為防止倒吸；
故答案為：吸收氯化氫；防止倒吸；
（5）依據題意甲烷與氯氣在光照條件下生成碳和氯化氫，化學方程式為：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
故答案為：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
（6）甲烷與氯氣發生反應生成一氯甲烷、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；  分液；A　B；

點評 本題考查氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應，本題注意把握題給信息，明確甲烷與氯氣發生取代反應的原理及產物的性質是解題關鍵，題目難度中等．