Question

20．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)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖

根據(jù)要求填空：
（1）B裝置有三種功能：①控制氣體流速；②均勻混合氣體；③干燥混合氣體．
（2）設(shè)$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值的取值范圍為大于或等于4．
（3）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收過量的氯氣．
（4）E裝置的作用是CD（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，寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl．
（6）E裝置除生成鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為分液．該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為AB（填編號(hào)）．
A．CH₄                  B．CH₃Cl           C．CH₂Cl₂             D．CHCl₃．

Answer 1

分析 裝置A制備氯氣通過濃硫酸吸收水蒸氣，和甲烷一起通入裝置C光照發(fā)生取代反應(yīng)，生成的氯化氫、一氯甲烷等氣體通過D裝置中的石棉上吸附著KI粉末除去氯氣，E裝置中吸收生成的氯化氫氣體，所以有鹽酸生成，同時(shí)防止倒吸，還含有有機(jī)物甲烷、一氯甲烷氣體不能吸收，需要加尾氣吸收裝置，以此解答該題．

解答 解：（1）濃硫酸可以干燥氯氣和氯化氫，根據(jù)冒出氣泡的速率來(lái)控制氣體硫酸，使氯氣和氯化氫混合均勻，
故答案為：②均勻混合氣體；③干燥混合氣體；
（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)$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)保證甲烷被完全取代，x應(yīng)大于或等于4，
故答案為：大于或等于4；
（3）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)，KI飽和溶液及KI粉末可除去過量的氯氣，故答案為：吸收過量的氯氣；
（4）E裝置在吸收氯化氫時(shí)可防止倒吸，故選CD，故答案為：CD；
（5）在C裝置中，經(jīng)過一段時(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，應(yīng)生成碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，
故答案為：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
（6）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，可用分液分開，反應(yīng)生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，只有一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，故選AB，
故答案為：分液；AB．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要考查了氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．