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。某化學(xué)興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，所設(shè)計的裝置如圖所示：

（1）A中制取Cl2的反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________。

（2）B裝置的作用：①______；②______；③______。

（3）D裝置中的石棉上吸附著潮濕的KI，其作用是________________。

（4）E裝置的作用是_____(填序號)。

A．收集氣體 B．吸收氯氣 C．吸收氯化氫

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

（6）將1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，測得4種有機取代產(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】MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O 控制氣流速度 使氣體混合均勻 干燥氣體 除去過量的Cl2 C 分液 2.5 mol

【解析】

甲烷與氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成多種氯代甲烷和氯化氫。A裝置是濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣的發(fā)生裝置，通過B裝置，除去氯氣中的水蒸氣，控制兩種氣體的流速，使氯氣和甲烷混合均勻，C裝置是甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的裝置，D裝置盛有濕潤的KI粉末可以用來除去過量的氯氣，尾氣中含有有毒氣體CH3Cl和過量的甲烷，容易污染空氣，需要進行尾氣處理，據(jù)此判斷。

（1）MnO2能與HCl(濃)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成MnCl2、Cl2和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。

（2）制備的氯氣中含有水蒸氣，可用濃硫酸除去，B裝置的作用是干燥氣體、使氣體混合均勻、通過觀察氣泡來控制氣流速度。

（3）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)，濕潤的KI可除去過量的氯氣。

（4）由于上述過程中產(chǎn)生的HCl易導(dǎo)致大氣污染，所以E的作用是吸收尾氣，HCl極易溶于水易發(fā)生倒吸，所以E還可以防止倒吸，答案選C。

（5）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，可通過分液分開。

（6）1 mol CH4生成等物質(zhì)的量的4種取代產(chǎn)物，即0.25 mol CH3Cl、0.25 mol CH2Cl2、0.25 mol CHCl3、0.25 mol CCl4，則所需n(Cl2)=0.25 mol×1+0.25 mol×2+0.25 mol×3+0.25 mol×4=2.5 mol。