Question

某研究小組為了探究甲烷和氯氣反應(yīng)的情況，設(shè)計(jì)了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)．
請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：
【實(shí)驗(yàn)一】用如圖所示裝置，收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，照后觀察到量筒內(nèi)形成一段水柱，認(rèn)為有氯化氫生成．
（1）該反應(yīng)的反應(yīng)類(lèi)型為

 

；
（2）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；（只寫(xiě)第一步）
（3）水槽中盛放的液體應(yīng)為

 

；（填標(biāo)號(hào)）
A．水　　　 B．飽和石灰水　　 C．飽和食鹽水　　 D．飽和NaHCO₃溶液
【實(shí)驗(yàn)二】收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，光照反應(yīng)后，滴加AgNO₃溶液，看到有白色沉淀生成，認(rèn)為有氯化氫生成．
（4）該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤之處

 

；
（5）寫(xiě)出碳原子數(shù)為9的甲烷的一種同系物的名稱(chēng)，已知它的一氯代物有兩種：

 

．

Answer 1

分析：（1）甲烷中氫原子被氯原子取代生成氯代甲烷，該反應(yīng)為取代反應(yīng)；
（2）甲烷與氯氣在光照條件下能夠發(fā)生取代反應(yīng)，第一步反應(yīng)為甲烷中1個(gè)H被氯原子取代生成一氯甲烷，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）水槽中的液體必須滿(mǎn)足：氯氣在該溶液中溶解度很小，以便證明氯氣與甲烷發(fā)生了反應(yīng)；
（4）氯水中含有氯離子，加入硝酸銀溶液同樣產(chǎn)生氯化銀沉淀，干擾了氯離子的檢驗(yàn)；
（5）該烷烴的一氯代物有兩種，說(shuō)明其分子中含有的氫原子有兩種，據(jù)此寫(xiě)出滿(mǎn)足條件的壬烷的同分異構(gòu)體．

解答：解：（1）甲烷與氯氣的反應(yīng)屬于取代反應(yīng)，
故答案為：取代反應(yīng)；
（2）甲烷中一個(gè)氫原子被氯氣取代的反應(yīng)方程式為：CH₄+Cl₂

光照

CH₃Cl+HCl，
故答案為：CH₄+Cl₂

光照

CH₃Cl+HCl；
（3）Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，氯氣在飽和氯化鈉溶液中的溶解度較小，所以防止氯氣和水反應(yīng)，水槽中盛放的液體最好為飽和食鹽水；由于氯氣在水中溶解度較大、氯水能夠與飽和石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)，干擾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而不能使用水，更不能使用飽和石灰水、飽和碳酸氫鈉溶液，
故答案為：C；
（4）氯水中存在化學(xué)平衡：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；次氯酸是弱電解質(zhì)，溶液中存在三種分子：Cl₂、HClO、H₂O；四種離子：H⁺、Cl^-、ClO^-、OH^-（少量），所以當(dāng)氯水中加入AgNO₃溶液時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Ag⁺+Cl^-=AgCl↓，同樣會(huì)產(chǎn)生白色沉淀，干擾了氯離子的檢驗(yàn)，
故答案為：氯水中加入AgNO₃溶液也會(huì)產(chǎn)生白色沉淀；
（5）碳原子數(shù)為9的烷烴為壬烷，庚烷中一氯代物有兩種，說(shuō)明該壬的同分異構(gòu)體中，含有的氫原子種類(lèi)只有兩種，聯(lián)系乙基的一氯代物只有一種，用四個(gè)乙基將甲烷中四個(gè)氫原子取代就可以得到壬烷，且其一氯代物只有兩種，該壬烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH₃CH₂C（CH₂CH₃）₂CH₂CH₃，該有機(jī)物的名稱(chēng)為：3，3-二甲基戊烷，
故答案為：3，3-二乙基戊烷．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了甲烷的取代反應(yīng)、同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)、有機(jī)反應(yīng)類(lèi)型的判斷等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)及甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的原理，明確物質(zhì)檢驗(yàn)方案設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足嚴(yán)密性．