Question

【題目】利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的副產(chǎn)品生產(chǎn)鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組模擬上述過(guò)程，所設(shè)計(jì)的裝置如圖所示：

(1)A中制取Cl2時(shí)若將MnO2換成另一種固體即可不用加熱并能快速制取氯氣，寫出該快速制氯氣過(guò)程的離子方程式為______。

(2)B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②___________；③___________。

(3)D裝置中的石棉上吸附著潮濕的KI，其作用是___________。

(4)E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法是___________。

(5)該裝置還存在的明顯缺陷是____________。

(6)將1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，測(cè)得4種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則消耗的氯氣的物質(zhì)的量是________。

Answer 1

【答案】2MnO4-+ 10Cl- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Cl2↑ + 8H2O 干燥混合氣體(或吸水) 使氣體混合均勻 除去過(guò)量的Cl2 分液 未吸收CH3Cl等尾氣 2.5mol

【解析】

(1) 高錳酸鉀具有更強(qiáng)的氧化性，可以將濃鹽酸中Cl-氧化生成氯氣；(2)生成的氯氣中還含有水分，濃硫酸具有吸水性，所以B裝置除了控制氣流速度、均勻混合氣體外，還有干燥作用；(3) 氯氣具有強(qiáng)的氧化性，能夠與碘化鉀反應(yīng)；(4) 分離兩種互不相溶的液體用分液法；(5) 裝置中通常分為發(fā)生裝置、除雜裝置、收集裝置和尾氣處理裝置；(6)根據(jù)甲烷的物質(zhì)的量計(jì)算出四種取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量，再根據(jù)甲烷與氯氣的取代反應(yīng)特點(diǎn)計(jì)算出消耗氯氣的物質(zhì)的量。

(1) 高錳酸鉀能將HCl（濃）氧化生成Cl2，本身被還原生成Mn2+，離子方程式為：2MnO4-+ 10Cl- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Cl2↑ + 8H2O，故答案為：2MnO4-+ 10Cl- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Cl2↑ + 8H2O；

(2) 生成的氯氣中含有水，B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外，因濃硫酸具有吸水性，還具有干燥作用，故答案為：干燥混合氣體(或吸水)；均勻混合氣體；

(3) 氯氣具有強(qiáng)的氧化性，能夠與碘化鉀反應(yīng)而被碘化鉀吸收，所以D裝置中的石棉上吸附著潮濕的KI粉末，其作用是除去Cl2；故答案為：除去過(guò)量的Cl2；

(4) 甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成取代物與鹽酸互不相溶，可以用分液法分離二者，故答案為：分液；

(5) 甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成取代物，則該裝置存在的明顯缺陷是未吸收CH3Cl等尾氣，故答案為：未吸收CH3Cl等尾氣；

(6) 1mol甲烷與氯氣完全反應(yīng)生成四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量相同，即分別生成了0.25molCH3Cl（氣體）、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根據(jù)取代反應(yīng)特點(diǎn)，每取代1molH原子，需要消耗1mol氯氣，則總共消耗氯氣的物質(zhì)的量為：0.25mol+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol，故答案為：2.5mol。