Question

【題目】利用甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品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，其設計的模擬裝置如下：

根據要求填空：
（1）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②；③ ．
（2）設V（Cl2）/V（CH4）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x的取值范圍是 ．
（3）D裝置中的石棉上均勻附著KI粉末，其作用是 ．
（4）E裝置的作用是（填編號）．
A.收集氣體
B.吸收氯氣
C.防止倒吸
D.吸收氯化氫
（5）在C裝置中，經過一段時間的強光照射，發現硬質玻璃管內壁有黑色小顆粒產生，寫出置換出黑色小顆粒的化學方程式 ．
（6）裝置E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為 ， 該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣的主要成分是（填編號）
A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E．CCl4 ．

Answer 1

【答案】
（1）使氣體混合均勻；干燥混合氣體
（2）x≥4
（3）吸收過量的Cl2
（4）CD
（5）CH4+2Cl2 ?C+4HCl
（6）分液；AB
【解析】解：實驗室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下發生反應生成Cl2 ， Cl2經干燥后和甲烷在光照條件下發生取代反應，生成多種氯代烴和HCl，在強光照射下可發生CH4+2Cl2 C+4HCl，生成的黑色小顆粒為炭黑，最后生成的HCl溶于水生成鹽酸.
（1.）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，所以答案是：使氣體混合均勻；干燥混合氣體；
（2.）氯氣與甲烷發生取代反應，反應特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設V（Cl2）/V（CH4）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則應保證甲烷被完全取代，x應大于或等于4，所以答案是：x≥4；
（3.）氯氣具有氧化性，KI中﹣1價的碘能被氯氣氧化，產物為氯化鉀固體和碘單質，所以，D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，能吸收過量的氯氣，所以答案是：吸收過量的氯氣；
（4.）裝置中最后剩余的氯化氫氣體需要吸收不能排放到空氣中，氯化氫易溶于水需要防止倒吸，所以答案是：CD；
（5.）CH4與Cl2在強光照射下生成的黑色小顆粒為炭黑，所以在強光照射下可發生CH4+2Cl2 C+4HCl，所以答案是：CH4+2Cl2 C+4HCl；
（6.）甲烷可以和氯氣發生取代反應，產物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷為氣態，反應生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，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；
一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，所以尾氣的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等氣體，應進行尾氣處理，所以答案是：分液；AB．