Question

8．已知碳化鋁（Al₄C₃）與水反應生成氫氧化鋁和甲烷．為了探究甲烷性質，某同學設計如下兩組實驗方案；甲方案探究甲烷與氧化劑反應（如圖1所示）；乙方案探究甲烷與氯氣反應制取副產(chǎn)品鹽酸（如圖2所示）．

甲實驗現(xiàn)象：溴水無顏色變化，澄清石灰水變渾濁，無水硫酸銅變藍色．
（1）寫出碳化鋁與硫酸反應的化學方程式Al₄C₃+6H₂SO₄=2Al₂（SO₄）₃+3CH₄↑．
（2）實驗甲中濃硫酸的作用是干燥CH₄，集氣瓶中收集到的氣體能否直接排入空氣中？否（填“能”或“否”）．
（3）下列對實驗甲有關現(xiàn)象與結論的敘述都正確的是A
A．酸性高錳酸鉀溶液不褪色，結論是通常條件下，甲烷不能與強氧化劑反應
B．硬質試管里黑色粉末無顏色變化，結論是甲烷不與氧化銅反應
C．硬質試管里黑色粉末變紅色，推斷氧化銅與甲烷反應只生成水和二氧化碳
D．甲烷不能與溴水反應，推知甲烷不能與鹵素單質反應
乙實驗模擬了甲烷與氯氣發(fā)生取代反應制取副產(chǎn)品鹽酸．
（4）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③干燥甲烷和氯氣
（5）設V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲取代反應獲得最多的氯化氫則x≥4
（6）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末其作用是除去未反應掉的氯氣．
（7）E裝置中除鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為A．
A．分液法       B．蒸餾法      C．萃取分液法        D．結晶法
（8）該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣主要成分為AB（填編號）
A、CH₄        B、CH₃Cl     C、CH₂Cl₂         D、CHCl₃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)碳化鋁（Al₄C₃）與水反應生成氫氧化鋁和甲烷可知碳化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和甲烷；
（2）根據(jù)實驗甲的實驗目的和甲烷的性質進行解答，若集氣瓶中收集到的氣體屬于有毒氣體，則不能排放到空氣中，反之能；
（3）A．若甲烷能與強氧化劑反應，酸性高錳酸鉀溶液褪色；
B．硬質試管里黑色粉末無顏色變化，可能為銅、氧化銅或氧化亞銅的混合物；
C．氧化銅與甲烷反應生成水和二氧化碳、一氧化碳，硬質試管里黑色粉末也能變紅色；
D．甲烷能與鹵素單質發(fā)生取代反應；
（4）B裝置進行氣體干燥，并均勻混合氣體，根據(jù)氣泡可以控制氣體流量；
（5）甲烷完全取代生成CCl₄時獲得的HCl最多；
（6）碘化鉀能與剩余的氯氣反應；
（7）最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機物可用分液的方法分離；
（8）一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷．

解答 解：（1）碳化鋁（Al₄C₃）與水反應生成氫氧化鋁和甲烷，碳化鋁與硫酸反應可理解為碳化鋁（Al₄C₃）與水反應，產(chǎn)物再和硫酸反應，所以產(chǎn)物為硫酸鋁和甲烷，反應方程式為：Al₄C₃+6H₂SO₄=2Al₂（SO₄）₃+3CH₄↑，
故答案為：Al₄C₃+6H₂SO₄=2Al₂（SO₄）₃+3CH₄↑；
（2）碳化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和甲烷，甲方案探究甲烷與氧化劑反應，盛放濃硫酸的裝置放置在氧化劑氧化銅之前，所以實驗甲中濃硫酸的作用是干燥CH₄，甲烷和氧化銅反應，碳元素化合價升高，生成碳的氧化物，產(chǎn)物中可能有一氧化碳生成，所以集氣瓶中收集到的氣體不能直接排放到空氣中，
故答案為：干燥CH₄；否；
（3）A．甲烷不能與強氧化劑反應，若能反應，則酸性高錳酸鉀溶液在甲烷的作用下會褪色，現(xiàn)不褪色，結論是通常條件下，甲烷不能與強氧化劑反應，故A正確；
B．甲烷能與氧化銅反應，當少量甲烷參加反應，硬質試管里為大量黑色粉末氧化銅和少量銅的混合物，業(yè)可能為氧化亞銅，現(xiàn)象無顏色變化，結論是甲烷不與氧化銅反應時錯誤的，故B錯誤；
C．氧化銅與甲烷反應生成水和二氧化碳、一氧化碳，硬質試管里黑色粉末也能變紅色，故C錯誤；
D．甲烷不能與溴水反應，但甲烷能與鹵素單質發(fā)生取代反應，故D錯誤；
故答案為：A；
（4）因濃硫酸具有吸水性，可以干燥氣體，并均勻混合氣體，根據(jù)氣泡可以控制氣體流速，
故答案為：干燥甲烷和氯氣；
（5）甲烷完全取代生成CCl₄時獲得的HCl最多，由CH₄+4Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl，可知$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$≥4，
故答案為：≥4；
（6）碘化鉀能與剩余的氯氣反應，吸收過量的氯氣，
故答案為：除去未反應掉的氯氣；
（7）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，可用分液方法分離，
故答案為：A；
（8）反應生成的二氯甲烷、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：AB．

點評 本題考查了化學實驗，涉及氯氣的制備、物質的分離提純、甲烷與氯氣的取代反應等，側重對裝置與原理的考查，掌握常見物質分離提純方法，注意滲透環(huán)保意識，題目難度中等．