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。某化學興趣小組通過在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：

根據設計要求回答：

（1）B裝置有三種功能：①均勻混合氣體；②_____________③_____________。

（2）設V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應_____________。

（3）E裝置除生成鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出有機物的最佳方法為________。該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣主要成分為________(填編號)。

a．CH4　 b．CH3Cl　 c．CH2Cl2　 d．CHCl3　 e．CCl4

（4）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是___________________。

（5）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

（6）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_____________________________________________。

Answer 1

【答案】 控制氣流速度 干燥混合氣體 大于或等于4 分液 ab 吸收過量的氯氣 CD CH4 + 2Cl2C + 4HCl

【解析】（1）生成的氯氣中含有水，B裝置除具有均勻混合氣體之外，還有控制氣流速度的作用。又因為濃硫酸具有吸水性，還具有干燥混合氣體的作用；（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x值應保證甲烷被完全取代，x應大于或等于4。（3）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；反應生成的二氯甲烷、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，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，答案選ab；（4）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。（5）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，答案選CD；（6）黑色小顆粒是碳，該反應是置換反應，反應的方程式為CH4+2Cl2C+4HCl。