Question

如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣（體積比為1：4）的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解度可以忽略．將封閉有甲烷和氯氣混合氣體的裝置放置在有光亮的地方，讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時(shí)間．
（1）假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，請(qǐng)寫出化學(xué)方程式：

 

． 
（2）若題目中甲烷與氯氣的體積之比為1：1，則得到的產(chǎn)物為

 

（填字母編號(hào)）．
A．CH₃Cl　HCl             B．CCl₄　HCl
C．CH₃Cl　CH₂Cl₂ D．CH₃Cl　CH₂Cl₂　CHCl₃　CCl₄　HCl
（3）經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后，U形管右端的水柱變化是

 

（填字母編號(hào)）．
A．升高         B．降低        C．不變      D．無法確定
（4）若水中含有Na₂SiO₃，則在U形管左端會(huì)觀察到

 

．
（5）右端玻璃管的作用是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：甲烷的取代反應(yīng)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）根據(jù)甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的實(shí)質(zhì)來回答判斷；
（2）甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，甲烷的取代反應(yīng)為逐步取代，但是多步取代反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的，據(jù)此進(jìn)行判斷；
（3）根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理來判斷U型管右端的玻璃管中水柱變化；
（4）根據(jù)生成的HCl能夠溶解于水，能與Na₂SiO₃反應(yīng)生成硅酸白色沉淀；
（5）右端玻璃管和大氣相通，可平衡壓強(qiáng)．

解答： 解：（1）甲烷中的氫原子可以被氯原子取代，甲烷與氯氣反應(yīng)充分，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物即四氯化碳的化學(xué)方程式為：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
故答案為：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
（2）甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生逐步取代反應(yīng)，但是多步取代反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行且各步反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，所有得到的產(chǎn)物與甲烷與氯氣的物質(zhì)的量之比無關(guān)，故得到的產(chǎn)物為CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl；
故選D；
（3）經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后，消耗氯氣，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少，所以壓強(qiáng)減小，且生成的HCl能夠溶解于水，U型管右端的玻璃管中水柱降低；
故答案為：B；
（4）若水中含有Na₂SiO₃，生成的HCl能夠溶解于水，能與Na₂SiO₃反應(yīng)，在U形管左端會(huì)觀察到有白色膠狀沉淀生成，故答案為：白色膠狀沉淀生成；
（5）右端玻璃管和大氣相通，可平衡壓強(qiáng)，故答案為：平衡壓強(qiáng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了甲烷的性質(zhì)，注意甲烷和氯氣發(fā)生取代生成一系列取代產(chǎn)物，分析現(xiàn)象時(shí)抓住生成物的性質(zhì)特征．