Question

【題目】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，所設計的裝置如圖所示：

（1）A中制取C12反應的化學方程式是 ．
（2）C中發生反應的化學方程式是 ． （寫出一個即可）
（3）D裝置中的石棉上吸附著潮濕的KI粉末，其作用是 ．
（4）E裝置的作用是（填序號）．
a．收集氣體 b．吸收氯氣 c．吸收氯化氫
（5）E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法是（填操作名稱）．
（6）將l mol CH4與C12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mol．

Answer 1

【答案】
（1）MnO2+4HCl（濃） MnCl2+Cl2↑+2H2O
（2）CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
（3）除去過量的氯氣
（4）C
（5）分液
（6）2.5
【解析】解：甲烷與氯氣在光照的條件下發生取代反應生成多種氯代甲烷和氯化氫．A裝置是濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣的發生裝置，通過B裝置，除去氯氣中的水蒸氣，控制兩種氣體的流速，使氯氣和甲烷混合均勻，C裝置是甲烷和氯氣發生取代反應的裝置，D裝置盛有濕潤的KI粉末可以用來除去過量的氯氣，尾氣中含有有毒氣體CH3Cl和過量的甲烷，容易污染空氣，需要進行尾氣處理．
（1.）MnO2能將HCl（濃）氧化為MnCl2和Cl2 ， A中制取Cl2反應的化學方程式MnO2+4HCl（濃） MnCl2+Cl2↑+2H2O，
所以答案是：MnO2+4HCl（濃） MnCl2+Cl2↑+2H2O；
（2.）甲烷與氯氣反應生成一氯甲烷的方程式為：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl，
所以答案是：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl；
（3.）濕潤的KI粉末可以用來除去過量的氯氣，發生反應：2KI+Cl2=2KCl+I2 ，
所以答案是：除去過量的氯氣；
（4.）由于上述過程中產生的氯氣和HCl均易導致大氣污染，所以E的作用是吸收尾氣，HCl極易溶于水易發生倒吸，所以E還可以防止倒吸，
所以答案是：C；
（5.）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，可用分液分開，
所以答案是：分液；
（6.）1mol甲烷完全與氯氣發生取代反應，若生成相同物質的量的四種取代物，所以每種取代物的物質的量是0.25mol，甲烷和氯氣的取代反應中，被取代的氫原子的物質的量與氯氣的物質的量相等，所以生成0.25mol一氯甲烷需要氯氣0.25mol氯氣，生成0.25mol二氯甲烷需要氯氣0.5mol，生成0.25mol三氯甲烷需要氯氣0.75mol氯氣，生成0.25mol四氯化碳需要氯氣1mol，所以總共消耗氯氣的物質的量=0.25mol+0.5mol+0.75mol+1mol=2.5mol，
所以答案是：2.5mol；