Question

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圖所示，根據要求填空：

（1）寫出CH₄與Cl₂生成一氯代物的化學反應方程式

 

；
（2）B裝置有三種功能：①控制氣體流速；②使氣體混合均勻；③

 

；
（3）D裝置中的石棉上均勻附著濕潤的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）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為

 

：
（6）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

分析：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．

解答：解：（1）甲烷與氯氣在光照的條件下發生取代反應CH₄+Cl₂

光照

CH₃Cl+HCl，故答案為：CH₄+Cl₂

光照

CH₃Cl+HCl；
（2）B裝置有三種功能：①控制氣體流速；②使氣體混合均勻；③干燥氣體，故答案為：干燥氣體；
（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，故答案為：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極易溶于水已發生倒吸，所以E還可以防止倒吸，故答案為：CD；
（5）E中含有HCl和氯代甲烷，HCl極易溶于水，氯代甲烷不溶于水，可用分液的方法分開，故答案為：分液；
（6）有機反應大多不能進行到底，故有剩余的甲烷，生成的四種氯代物中H₃Cl為氣體，不溶于水，故尾氣中含有CH₄、CH₃Cl，故答案為：AB．

點評：本題考查氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應，題目難度中等，本題注意實驗的原理，常見氯代烷的性質．