Question

【題目】利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業(yè)上已成為現實。某化學興趣小組在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：

試回答下列問題：

(1)請寫出C裝置中生成CH2Cl2的化學方程式：_______________________。

(2)B裝置有三種功能：①混勻混合氣體；②________；③_______。

(3)D裝置的名稱為___________，其作用是___________。

(4)E裝置中除鹽酸外，還含有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為___________(填字母)。

a.分液法 b.蒸餾法 c.結晶法

(5)將1mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應，充分反應后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機產物的物質的量依次增大0.1mol，則參加反應的Cl2的物質的量為_______________ 。

(6)已知丁烷與氯氣發(fā)生取代反應的產物之一為C4H8Cl2，其有 ________種同分異構體。

Answer 1

【答案】CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl 控制氣流速率 干燥氣體 干燥管 防止倒吸 a 3 mol 9

【解析】

在加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應生成氯氣，濃硫酸具有吸水性，可以作干燥劑，C中干燥的甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應生成氯代甲烷和HCl，尾氣中含有氯化氫，氯化氫極易溶于水，所以E裝置是吸收尾氣中所氯化氫以制備鹽酸，并且防止污染環(huán)境，倒置的干燥管能防倒吸，據此分析解答。

(1)C 裝置中生成 CH2Cl2 的反應是甲烷和氯氣光照發(fā)生取代反應生成的，反應的化學方程式：CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl，故答案為：CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl；

(2)濃硫酸具有吸水性，因為甲烷和氯氣中含有水蒸氣，所以濃硫酸干燥混合氣體，濃硫酸為液體，通過氣泡還可以控制氣流速度，能均勻混合氣體等，故答案為：控制氣流速率；干燥混合氣體；

(3)D 裝置為干燥管，氯化氫極易溶于水，干燥管可以防止倒吸，故答案為：干燥管；防止倒吸；

(4)氯代烴不溶于水，而HCl極易溶于水，可以采用分液方法分離出鹽酸，故選a；

(5)根據充分反應后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機產物的物質的量依次增大0.1mol，可以設其物質的量分別是x、x+0.1mol、x+0.2mol、x+0.3mol，則x+x+0.1mol+x+0.2mol+x+0.3mol=1mol，解得x=0.1mol，發(fā)生取代反應時，一半的Cl進入HCl，因此消耗氯氣的物質的量為0.1mol+2×0.2mol+3×0.3mol+4×0.4mol=3mol，故答案為：3 mol；

(6)丁烷有三種結構，則C4H8Cl2的同分異構體可以采取“定一移二”法：、、，共有9種同分異構體，故答案為：9。