Question

2．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)的模擬裝置如下：

根據(jù)要求填空：
（1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前必須進(jìn)行的操作是裝置氣密性檢查．
（2）反應(yīng)開始進(jìn)行時(shí)不應(yīng)該（填應(yīng)該或不應(yīng)該）將F中的濃鹽酸一次性加入燒瓶．寫出C裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式CH₄+4Cl₂ $\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl．
（3）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②使氣體混合均勻；③干燥氣體．
（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）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的取值范圍是≥4．
（6）裝置E中除了有鹽酸生成外，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，其尾氣的主要成分是AB（填編號(hào)）．
A．CH₄         B．CH₃Cl         C．CH₂Cl₂        D．CHCl₃         E．CCl₄．
（7）D裝置中的石棉上吸附著KI飽和溶液及KI粉末，其作用是除去過量的氯氣．

Answer 1

分析 裝置A中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)裝置B中的濃硫酸干燥后，進(jìn)入裝置C中，和裝置B中通入的甲烷在光照條件下在裝置C中發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種氯代烴和HCl，發(fā)生的反應(yīng)有CH₄+4Cl₂ $\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl等，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)，通過裝置D中石棉上的KI吸收氯氣，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）有連接的實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)前必須檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）反應(yīng)開始進(jìn)行濃鹽酸在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)壁有黑色小顆粒為炭黑，說明有碳生成；
（3）B裝置中甲烷和氯氣在此處混合，且濃硫酸具有吸水性；
（4）E裝置中盛有水，水能吸收HCl，且倒置的干燥管能防止倒吸；
（5）氯氣的物質(zhì)的量越多，甲烷的轉(zhuǎn)化率越大；
（6）互不相溶的液體采用分液方法分離；該裝置中氣體除了HCl外還有甲烷和一氯甲烷；
（7）氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化KI生成碘．

解答 解：裝置A中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)裝置B中的濃硫酸干燥后，進(jìn)入裝置C中，和裝置B中通入的甲烷在光照條件下在裝置C中發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種氯代烴和HCl，發(fā)生的反應(yīng)有CH₄+4Cl₂ $\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl等，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)，通過裝置D中石棉上的KI吸收氯氣，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）有連接的實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)前必須檢驗(yàn)裝置氣密性，否則可能無法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，故答案為：檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）CH₄與Cl₂在強(qiáng)光照射下生成的四氯甲烷和氯化氫等，可發(fā)生CH₄+4Cl₂ $\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl等，
故答案為：CH₄+4Cl₂ $\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl；
（3）B裝置中甲烷和氯氣在此處混合而使氣體混合均勻，且濃硫酸具有吸水性，能干燥氣體，
故答案為：使氣體混合均勻；干燥氣體；
（4）E裝置中盛有水，水能吸收HCl，HCl能污染空氣，所以E的作用是吸收HCl，且倒置的干燥管能防止倒吸，故答案為：CD；
（5）氯氣的物質(zhì)的量越多，甲烷的轉(zhuǎn)化率越大，則理論上欲獲得最多的氯化氫，x的取值范圍是≥4，
故答案為：≥4；
（6）互不相溶的液體采用分液方法分離，所以裝置E中除了有鹽酸生成外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為分液；該裝置中氣體除了HCl外還有甲烷和一氯甲烷，為防止污染空氣，應(yīng)該有尾氣處理裝置，
故答案為：分液；AB；
（7）氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化KI生成碘，從而除去氯氣，故答案為：除去過量的氯氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，明確甲烷發(fā)生取代反應(yīng)的原理是解本題關(guān)鍵，知道各個(gè)裝置的作用，會(huì)對(duì)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，題目難度不大．