Question

17．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）實(shí)驗(yàn)室制取Cl₂的離子反應(yīng)方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（2）E裝置的作用是CD（填編號）；
A．收集氣體     B．吸收氯氣     C．防止倒吸      D．吸收氯化氫
（3）B裝置有三種功能：①干燥氣體；②將氣體混合均勻；③控制氣體流速
（4）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
（5）E裝置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．

Answer 1

分析 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，MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，Cl₂經(jīng)濃硫酸干燥后和甲烷在強(qiáng)光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種氯代烴和HCl，如在強(qiáng)光照射下可發(fā)生CH₄+Cl₂ $\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl，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，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）實(shí)驗(yàn)室制取Cl₂，二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，鹽酸、氯化錳可拆寫成離子；
（2）反應(yīng)后剩余的氯化氫氣體能夠污染空氣，不能排放到空氣中，需要吸收，氯化氫易溶于水需要放倒吸；
（3）濃硫酸可以干燥氯氣和氯化氫，根據(jù)冒出氣泡的速率來控制氣體硫酸；
（4）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)，D裝置其作用是除去過量的氯氣；
（5）甲烷和氯氣發(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；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．

解答 解：（1）MnO₂和HCl（濃）在加熱時生成MnCl₂和Cl₂、H₂O，MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，鹽酸、氯化錳可拆寫成離子，離子反應(yīng)為：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$ Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-  $\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$  Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）裝置中最后剩余的氯化氫氣體需要吸收不能排放到空氣中，氯化氫易溶于水需要防止倒吸，E裝置在吸收氯化氫時可防止倒吸，
故答案為：CD；
（2）生成的氯氣中含有水，因濃硫酸具有吸水性，具有干燥作用，B裝置除：①干燥氣體；②將氣體混合均勻之外，還具有通過氣泡的多少來控制氣體的流速，
故答案為：控制氣體流速；
（4）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：除去過量的氯氣；
（5）甲烷和氯氣發(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；其中一氯甲烷為氣態(tài)，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，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；
故答案為：分液．

點(diǎn)評 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)探究能力和對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．