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)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過(guò)程，設(shè)計(jì)的模擬裝置如下：

根據(jù)設(shè)計(jì)要求回答：
（1）在B裝置中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的光照，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CH₄+2Cl₂$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{．}$C+4HCl．
（2）C裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收未反應(yīng)的Cl₂．
（3）D裝置用于吸收HCl的優(yōu)點(diǎn)是防止倒吸．
（4）從環(huán)保的角度考慮，該裝置還不完善，原因是沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分可能有a、b（填編號(hào)）．
a．CH₄　   b．CH₃Cl   　c．CH₂Cl₂　   d．CHCl₃　e．CCl₄
（5）其他條件均不變，若去掉A裝置，則D中所得鹽酸的濃度將變小（填“不變”、“變大”或“變小”），你認(rèn)為可能原因是CH₄和Cl₂混合不均導(dǎo)致反應(yīng)不充分或生成的HCl結(jié)合水蒸氣形成液滴殘留在硬質(zhì)玻璃管中．

Answer 1

分析 分析整個(gè)流程，A瓶中裝有濃硫酸，通入含水的甲烷和氯氣，濃硫酸除去水，經(jīng)過(guò)第一步處理后產(chǎn)生干燥的甲烷氣體和氯氣，B中，在光照條件下，氯氣置換出甲烷中的碳，產(chǎn)生黑色的小顆粒，裝置C為尾氣去除裝置，除去反應(yīng)中多余的氯氣，最后通過(guò)D裝置，吸收多余的HCl氣體．

解答 解：（1）在B裝置中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的光照，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，反應(yīng)是氯氣在光照條件下置換出甲烷中的C，同時(shí)產(chǎn)生HCl，化學(xué)方程式為：CH₄+2Cl₂$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{．}$C+4HCl．
故答案為：CH₄+2Cl₂$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{．}$C+4HCl；
（2）C裝置的石棉中均勻混有KI粉末，KI會(huì)和氯氣反應(yīng)，產(chǎn)生KCl，防止產(chǎn)生的氯氣污染大氣，其作用是吸收未反應(yīng)的Cl₂．
故答案為：吸收未反應(yīng)的Cl₂；
（3）D裝置裝置中有水，是吸收產(chǎn)生的HCl氣體，使用了漏斗，是為了防止倒吸，其優(yōu)點(diǎn)是防止倒吸．
故答案為：防止倒吸．
（4）從環(huán)保的角度考慮，該裝置還不完善，原因是沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理，考慮到甲烷在光照下氯氣反應(yīng)，還能發(fā)生取代反應(yīng)，生成CH₃Cl，CH₂Cl₂，CHCl₃，CCl₄，其中CH₃Cl為氣體，還存在未反應(yīng)完的甲烷，則其尾氣主要成分可能有CH₄，CH₃Cl．
故選：a、b；
（5）A裝置的濃硫酸起到干燥氣體的作用，HCl氣體極易溶于水，其他條件均不變，若去掉A裝置，反應(yīng)過(guò)程中HCl氣體變會(huì)大部分溶于原氣體所帶的水，則D中所得鹽酸的濃度將變小，或者由于水的存在，使得兩種原反應(yīng)氣體混合不充分，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生影響；原因可能是CH₄和Cl₂混合不均導(dǎo)致反應(yīng)不充分或生成的HCl結(jié)合水蒸氣形成液滴殘留在硬質(zhì)玻璃管中．
故答案為：變小，CH₄和Cl₂混合不均導(dǎo)致反應(yīng)不充分或生成的HCl結(jié)合水蒸氣形成液滴殘留在硬質(zhì)玻璃管中．

點(diǎn)評(píng) 本題考查甲烷的取代反應(yīng)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行分析，以及考查實(shí)驗(yàn)過(guò)程常見(jiàn)裝置的作用．題目難度不大，是基礎(chǔ)題．