Question

1．利用甲烷和氯氣發(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)興趣小組通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過(guò)程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖所示：

根據(jù)要求填空：
（1）寫出A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）B裝置有三種功能：控制氣流速度；均勻混合氣體；干燥混合氣體．
（3）設(shè)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)≥4．
（4）在C裝置中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，生成的有機(jī)物有4 種，其中常溫下以氣態(tài)存在的是CH₃Cl （填寫化學(xué)式）．
（5）E裝置除生成鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為分液，該裝置的主要缺陷是沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理．
（6）已知丁烷與氯氣的取代反應(yīng)的產(chǎn)物之一為C₄H₈Cl₂，其有9種同分異構(gòu)體．

Answer 1

分析 （1）MnO₂能將HCl（濃）氧化為MnCl₂和Cl₂；
（2）濃硫酸可以干燥氯氣和氯化氫；
（3）甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物為氯化氫和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（4）甲烷和氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳、HCl氣體；其中有機(jī)產(chǎn)物中一氯甲烷呈氣態(tài)；
（5）HCl極易溶于水，而其他四種有機(jī)產(chǎn)物均難溶于水；CH₃Cl是有毒的氣體；
（6）先根據(jù)烴中氫原子的種類等于一氯代物的種類，二氯代物的同分異構(gòu)體可以采用“定一移二”法解題．

解答 解：（1）MnO₂能將HCl（濃）氧化為MnCl₂和Cl₂，A裝置所發(fā)生的化學(xué)方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）生成的氯氣中含有水，B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外，因濃硫酸具有吸水性，還具有干燥作用，
故答案為：控制氣流速度；均勻混合氣體；干燥混合氣體；　
（3）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)特點(diǎn)是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，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值應(yīng)保證甲烷中H被完全取代，x≥4，故答案為：≥4；
（4）甲烷和氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl氣體，即有機(jī)產(chǎn)物為4種；其中有機(jī)產(chǎn)物中一氯甲烷呈氣態(tài)，化學(xué)式為：CH₃Cl，故答案為：4；CH₃Cl；
（5）由于HCl極易溶于水，而其他四種有機(jī)產(chǎn)物均難溶于水，故E中得到的是鹽酸溶液，并和二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的油狀液體分層，故可以用分液的方法分離；CH₃Cl是有毒的氣體，能污染空氣，故此裝置缺少尾氣處理裝置，故答案為：分液；沒(méi)有進(jìn)行尾氣處理；
（6）C₄H₈Cl₂的同分異構(gòu)體可以采取“定一移二”法，由圖可知C₄H₈Cl₂共有9種同分異構(gòu)體，
故答案為：9．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，題目難度中等，本題注意把握題給信息，易錯(cuò)點(diǎn)為（3），注意把握產(chǎn)物的判斷，（5）C₄H₈Cl₂的同分異構(gòu)體注意二氯代物的同分異構(gòu)體可以采用“定一議二”法解題．