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(shí)。某化學(xué)興趣小組擬在實(shí)驗(yàn)中模擬上述過(guò)程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下：

根據(jù)要求填空：

(1)B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；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)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是_________________。

(4)E裝置的作用是________(填編號(hào))。

A．收集氣體 B．吸收氯氣

C．防止倒吸 D．吸收氯化氫

(5)在C裝置中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的強(qiáng)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(xiě)出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式_________________________________________________。

Answer 1

【答案】干燥混合氣體 大于或等于4 吸收過(guò)量的氯氣 CD CH4＋2Cl2C＋4HCl

【解析】

實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cl2，Cl2經(jīng)干燥后和甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種氯代甲烷和HCl，在強(qiáng)光照射下生成的黑色小顆粒為炭黑，發(fā)生的反應(yīng)為CH4+2Cl2C+4HCl，最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機(jī)物可用分液的方法分離；

(1)濃硫酸可以干燥氯氣和甲烷；

(2)甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；

(3)氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)；

(4)裝置中生成的氯化氫氣體用水吸收獲得鹽酸，氯化氫極易溶于水需要防止倒吸；

(5)在C裝置中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒為炭黑，說(shuō)明有碳生成。

(1)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，還具有干燥混合氣的作用；

(2)氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)特點(diǎn)是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設(shè)=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，即使CH4中H原子被完全取代，則x應(yīng)大于或等于4；

(3)氯氣具有氧化性，KI中-1價(jià)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(guò)量的氯氣；

(4)裝置中生成的氯化氫氣體用水吸收獲得鹽酸，氯化氫極易溶于水需要防止倒吸，故答案為CD；

(5)CH4與Cl2在強(qiáng)光照射下生成的黑色小顆粒為炭黑，所以在強(qiáng)光照射下發(fā)生置換反應(yīng)的方程式為CH4+2Cl2 C+4HCl。