Question

【題目】回答下列問題：

利用甲烷與氯氣發生取代反應的副產品生產鹽酸的設想在工業上已成為現實。某化學興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，所設計的裝置如下圖所示：

(1)最簡單烷烴的空間結構為_______________。

(2)寫出裝置C中生成一氯甲烷的化學方程式：__________，該反應類型為：_________。

(3)D中石棉上吸附著潮濕的KI粉末，其作用是_________________________。

(4)若題目中甲烷與氯氣的體積之比為1∶1，兩者反應則得到的產物有____種,其中常溫下為氣態的有機產物的化學式為：________。

(5)將0.4molCH4與Cl2發生取代，測得4種有機取代物的物質的量相等，則消耗的氯氣的物質的量是______________。

(6)烴A為甲烷的同系物，A中有12個氫原子，寫出A的同分異構體中，含4個-CH3的結構簡式： _________。

Answer 1

【答案】正四面體 CH4+Cl2CH3Cl+HCl 取代反應 吸收過量的氯氣 5 CH3Cl 1mol

【解析】

該裝置利用MnO2和濃鹽酸反應制取的Cl2和甲烷光照條件下反應生成氯甲烷，并回收氯化氫氣體，A裝置利用MnO2和濃鹽酸反應制取的Cl2，B裝置將A裝置中生成的Cl2同甲烷混合流入C裝置，C裝置在光照的條件下使甲烷和氯氣發生反應，D裝置中的石棉可以吸收未參加反應的Cl2，E裝置用于吸收反應生成的氯化氫，據此分析。

(1)最簡單的烷烴為甲烷，其空間構型為正四面體形；

(2)C裝置為甲烷和氯氣的反應裝置，裝置中反應過程復雜，甲烷和氯氣反應生成一氯甲烷的反應方程式為CH4+Cl2CH3Cl+HCl，屬于取代反應；

(3)D裝置的石棉中含有KI，可以與沒參加反應的Cl2反應，用于吸收未參加反應的Cl2；

(4)有機反應較為復雜，甲烷與氯氣的取代反應產物中含有四種氯代甲烷和氯化氫，共5種；其中為氣態的有機產物為CH3Cl；

(5)0.4mol甲烷含0.4molC原子，所以四種有機取代物各0.1mol，含Cl=0.1×(1+2+3+4)=1mol，所以消耗氯氣為1mol，生成1molHCl；

(6)烴A為甲烷的同系物，則烴A為烷烴，該烷烴含有12個H原子，根據烷烴通式，烷烴A的化學式為C5H12，其同分異構體有3種，其中含有4個甲基的同分異構體為。