Question

【題目】利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實。某化學(xué)興趣小組通過在實驗室中模擬上述過程，其設(shè)計的模擬裝置如下：

根據(jù)設(shè)計要求回答：

（1）B裝置有三種功能：①均勻混合氣體；②_____________③_____________。

（2）設(shè)V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)_____________。

（3）E裝置除生成鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出有機物的最佳方法為________。該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為________(填編號)。

a．CH4　 b．CH3Cl　 c．CH2Cl2　 d．CHCl3　 e．CCl4

（4）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是___________________。

（5）E裝置的作用是___________________(填編號)。

A．收集氣體 B．吸收氯氣 C．防止倒吸 D．吸收氯化氫

（6）在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式_____________________________________________。

Answer 1

【答案】 控制氣流速度 干燥混合氣體 大于或等于4 分液 ab 吸收過量的氯氣 CD CH4 + 2Cl2C + 4HCl

【解析】（1）生成的氯氣中含有水，B裝置除具有均勻混合氣體之外，還有控制氣流速度的作用。又因為濃硫酸具有吸水性，還具有干燥混合氣體的作用；（2）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設(shè)V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)保證甲烷被完全取代，x應(yīng)大于或等于4。（3）E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分層，可用分液分開；反應(yīng)生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，只有一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等氣體，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，答案選ab；（4）氯氣具有氧化性，KI中-1價的碘能被氯氣氧化，產(chǎn)物為氯化鉀固體和碘單質(zhì)，所以D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，能吸收過量的氯氣。（5）裝置中最后剩余的氯化氫氣體需要吸收不能排放到空氣中，氯化氫易溶于水需要防止倒吸，答案選CD；（6）黑色小顆粒是碳，該反應(yīng)是置換反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為CH4+2Cl2C+4HCl。