Question

3．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)興趣小組通過在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下：

（1）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③干燥混合氣體
（2）設(shè)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲取代反應(yīng)獲得最多的氯化氫則x≥4
（3）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收過量的氯氣．
（4）在C裝置中，經(jīng)過一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl．
（5）E裝置中除鹽酸外，還含有有機(jī)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(jié)晶法
（6）該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為AB（填編號(hào)）
A、CH₄        B、CH₃Cl     C、CH₂Cl₂         D、CHCl₃．

Answer 1

分析 在加熱條件下，實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制取氯氣，在光照條件下，甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成氯代烴和氯化氫，生成的黑色小顆粒為碳單質(zhì)，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘離子氧化生成碘單質(zhì)，最后生成的氯化氫溶于水得到鹽酸，互不相溶的液體采用分液的方法分離，一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，據(jù)此答題．

解答 解：在加熱條件下，實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制取氯氣，在光照條件下，甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成氯代烴和氯化氫，生成的黑色小顆粒為碳單質(zhì)，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘離子氧化生成碘單質(zhì)，最后生成的氯化氫溶于水得到鹽酸，互不相溶的液體采用分液的方法分離，一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，
（1）在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，同時(shí)生成的氯氣中還含有水分，濃硫酸具有吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性，所以B裝置除了控制氣流速度、均勻混合氣體外，還有干燥作用，
故答案為：干燥混合氣體；
（2）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)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則應(yīng)保證甲烷被完全取代，x應(yīng)大于或等于4，
故答案為：4；
（3）氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘離子氧化生成碘單質(zhì)，所以D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收過量的氯氣，
故答案為：吸收過量的氯氣；
（4）生成的黑色小顆粒為炭黑，在強(qiáng)光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，
故答案為：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
（5）鹽酸和有機(jī)物不能互溶，所以可以采用分液的方法分離，故選A；
（6）反應(yīng)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．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氯氣在制取及氯代烴的制備，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，會(huì)從整體上分析各個(gè)裝置發(fā)生的反應(yīng)、各個(gè)裝置作用，要熟練掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)，題目難度中等．