Question

圖2是研究甲烷取代反應實驗裝置圖，具體的實驗方法是：取一個100mL的大量筒，先后收集20mL CH₄和80mL Cl₂，進行實驗．

（1）實驗室制取氯氣的裝置如圖1所示，請寫出燒瓶中的反應方程式為：

 

濃鹽酸在反應中體現了

 

性和

 

性．
（2）下列常用的干燥劑中，不能干燥氯氣的是

 

A、濃硫酸        B、P₂O₅        C、無水氯化鈣        D、堿石灰
（3）氯氣是

 

色的有毒氣體，實驗中剩余的氯氣可用NaOH溶液吸收，請寫出發生的離子方程式：

 

．
（4）若研究甲烷與氯氣的取代反應，還需要的條件是

 

．若將如圖2所示裝置放在強光下照射會有

 

（填可能發生的不良后果）．
（5）若量筒中的甲烷和氯氣的量比較大，放在光亮的地方足夠長的時間，下方水槽中的現象是

 

，產生此現象的原因

 

（用文字和方程式說明）

Answer 1

考點：甲烷的取代反應,甲烷的性質實驗

專題：實驗設計題

分析：（1）實驗室用濃鹽酸與二氧化錳加熱制取氯氣；濃鹽酸在反應中既表現了還原性，又表現出酸性；
（2）氯氣為酸性氣體，不能使用堿性干燥劑干燥；
（3）氯氣為黃綠色的有毒氣體，制取氯氣的尾氣表現使用氫氧化鈉溶液吸收，氯氣與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（4）甲烷與氯氣的反應需要在光照條件下進行，但是不是在強光下照射，否則容易發生爆炸；
（5）氯氣與甲烷反應生成氯代甲烷及氯化氫，氯化氫溶于水電離出氯離子，所以水槽中有氯化銀沉淀生成．

解答： 解：（1）實驗室制取氯氣用二氧化錳氧化濃鹽酸，反應的化學方程式為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，在反應中還生成氯化錳和水，所以鹽酸的作用除起酸性的作用外，還起酸性的作用，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；還原；酸；
（2）氯氣是一種酸性氣體，不能用堿性干燥劑進行干燥，因此不能選用D．堿石灰干燥，
故答案為：D；
（3）氯氣是一種黃綠色有毒的氣體，尾氣處理時需要用氫氧化鈉溶液吸收，反應的方程式為：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：黃綠；Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O；
（4）甲烷和氯氣發生取代反應，還需要光照，但如果在強光下直接照射，則容易發生爆炸現象，
故答案為：光照；爆炸；
（5）甲烷和氯氣發生取代反應，在生成鹵代烴的同時，生成物中有氯化氫，氯化氫極易溶于水，和硝酸銀反應生成氯化銀，因此在水槽中會出現白色沉淀，
故答案為：出現白色沉淀；甲烷和氯氣取代反應HCl溶于水，與硝酸銀溶液作用產生難溶氯化銀，Cl^-+Ag⁺=AgCl↓．

點評：本題考查氯氣的實驗室制法、甲烷的取代反應，題目難度中等，注意掌握實驗室制取氯氣的反應原理，明確甲烷的取代反應原理、反應條件，試題培養了學生靈活應用所學知識的能力．