Question

把1mol CH₄ 和一定量Cl₂組成的混合氣體通入大試管中，將此試管倒立在盛有飽和食鹽水的水槽中，放在光亮處，回答下列問題：
（1）片刻后試管中的現象為：①試管內氣體的顏色變淺，②試管壁上出現

 

、③試管內

 

．
（2）在反應結束后，試管內的產物最多的是

 

，空間構型呈正四面體的產物為

 

．
（3）若（2）中生成的四種有機產物的物質的量相同，則反應消耗的Cl₂的物質的量為

 

．

Answer 1

考點：甲烷的取代反應

專題：實驗題

分析：（1）根據氯氣在光照條件下發生了取代反應，生成的物質有：CH₃Cl（氣體）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl；根據生成的CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄常溫下均為無色液體油狀液滴；
（2）每取代甲烷分子中1個H氫原子，都會生成1分子氯化氫，所以反應產物中最多的是氯化氫；產物中空間結構為正四面體的為四氯化碳；
（3）根據甲烷的物質的量計算出四種取代產物的物質的量，再根據甲烷與氯氣的取代反應特點計算出消耗氯氣的物質的量．

解答： 解：（1）CH₄和Cl₂光照生成CH₃Cl（氣體）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl，隨著反應進行，Cl₂不斷消耗，黃綠色逐漸消失，又由于生成的CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄常溫下均為無色液體，使試管壁上有油狀液滴；因生成的HCl易溶于水，反應后，試管內氣體壓強減小，水位在試管內上升，
故答案為：油狀液滴；液面上升；
（2）甲烷與氯氣的反應的產物有CH₃Cl（氣體）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl，由于CH₄和Cl₂發生的每一步取代反應中都有HCl生成，則產物中物質的量最多的是HCl；四氯化碳的空間結構與甲烷相同，為正四面體結構，
故答案為：HCl；CCl₄；
（3）1mol甲烷與氯氣完全反應生成四種有機產物的物質的量相同，即分別生成了0.25molCH₃Cl（氣體）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，根據取代反應特點，每取代1molH原子，需要消耗1mol氯氣，則總共消耗氯氣的物質的量為：0.25mol+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol，
故答案為：2.5mol．

點評：本題考查了甲烷的取代反應原理，題目難度不大，注意掌握甲烷的化學性質，明確取代反應原理，（2）為易錯點，注意反應產物與有機產物的不同及甲烷與氯氣的取代反應特點．