Question

某研究小組為了探究甲烷和氯氣反應的情況，設計了幾個實驗．
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br>【實驗一】用如圖所示裝置，排水法收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，光照后觀察到量筒內(nèi)形成一段水柱，認為有氯化氫生成．
（1）該反應的化學方程式為______；（只寫第一步）
（2）水槽中盛放的液體最好為______；（填標號）
A．水B．飽和石灰水C．飽和食鹽水D．飽和NaHCO₃溶液
【實驗二】用排蒸餾水法收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體，光照反應后，滴加AgNO₃溶液，看到有白色沉淀生成，認為有氯化氫生成．
（3）該實驗設計的錯誤之處______；
【實驗三】
步驟一：收集半試管氯氣，加入10mL蒸餾水，充分振蕩，采用DIS系統(tǒng)的pH傳感器測溶液的pH（下同）．測得pH=3.26．
步驟二：收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體（各占50%），在40W的日光燈下光照6min后，加入10mL蒸餾水，充分振蕩，測得pH=1.00．
（4）判斷該反應中有氯化氫生成的依據(jù)是______；
（5）假設氯氣完全參與反應，且不考慮氯氣溶解于水．往反應后的溶液中加水稀釋到100.00mL，取20.00mL稀釋液，加入10.00mL濃度為0.01mol?L^-1的AgNO₃溶液恰好完全反應，則試管中原有氯氣在標準狀況下的體積為______mL．

Answer 1

（1）甲烷與氯氣在光照下發(fā)生取代反應，甲烷分子中的氫原子被氯氣分子中的氯原子取代，生成一氯甲烷和氯化氫，
故答案為：CH₄+Cl₂

光照

CH₃Cl+HCl；
（2）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，水槽中盛放的液體最好為飽和食鹽水，
故答案為：C；
（3）氯水中存在化學平衡：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），所以當氯水中加入AgNO₃溶液時會發(fā)生Ag⁺+Cl^-=AgCl↓產(chǎn)生白色沉淀，
故答案為：氯水中加入AgNO₃溶液也會產(chǎn)生白色沉淀；
（4）步驟一：氯氣溶于水后，Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO生成鹽酸，其pH為3.26，步驟二：pH=1.00，比3.26小，說明除了氯氣溶于水生成鹽酸外還有別的反應產(chǎn)生HCl，
故答案為：步驟二測得的pH值比步驟一測得的pH值低；
（5）取20.00mL稀釋液，加入10.00mL濃度為0.01mol?L^-1的AgNO₃溶液恰好完全反應，參加反應的銀離子的物質(zhì)的量為1×10^-4mol，根據(jù)方程式 Ag⁺+Cl^-=AgCl↓則100.00mL溶液中含氯離子5×10^-4mol，根據(jù)甲烷和氯氣反應的原理，每1mol氯氣參加反應生成1mol氯化氫，則試管中原有氯氣為5×10^-4mol，在標準狀況下的體積為5×10^-4mol×22.4L/mol═1.12×10^-2L=11.2mL，故答案為：11.2．