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。某化學興趣小組模擬上述過程，所設計的裝置如圖所示：

(1)A中制取Cl2的反應的化學方程式是_________________________。

(2)B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③_______________________。

(3)D裝置中的石棉上吸附著潮濕的KI，其作用是________________。

(4)E裝置的作用是_______________________。

(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______________。

(6)將1 mol CH4與Cl2發生取代反應，測得4種有機取代產物的物質的量相等，則消耗的氯氣的物質的量是_____。

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O 干燥氣體 除去過量的Cl2 吸收氯化氫 分液 2.5mol

【解析】

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，尾氣中含有氯化氫，容易污染空氣，需要進行尾氣處理。

（1）MnO2能將HCl（濃）氧化為Cl2，A中制取Cl2反應的化學方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O；
（2）通過B裝置，濃硫酸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，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；
（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，另外E還可以防止倒吸，故答案為吸收氯化氫；
（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；

（6）1 mol CH4與Cl2發生取代反應，欲使得到的四種取代物的物質的量相等，則生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各為0.25 mol，該四種取代物中n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol。根據取代反應的特點知，n(HCl)＝2.5 mol，故生成物中含氯原子物質的量為5 mol，根據元素守恒可判斷參加反應的n(Cl2)＝2.5 mol。