Question

【題目】利用CH4與Cl2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）實驗室制取Cl2的化學反應方程式為__________。

（2）設V(Cl2)/V(CH4)=x，若理論上欲獲得最多的HCl，則x的取值范圍為____。

（3）B裝置有三種功能：①控制氣體流速；②將氣體混合均勻；③___________。

（4）D裝置中的石棉上吸附著KI飽和溶液及KI粉末，其作用是___________________。

（5）E裝置的作用是____(填字母，雙選)。

A．收集氣體 B．吸收Cl2

C．防止倒吸 D．吸收HCl

（6）E裝置制得的鹽酸中還含有有機物，將兩者分離的最佳方法為________。

（7）該裝置還存在缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，尾氣的主要成分是____(填字母，雙選)。

A．CH4　 B．CH3Cl　 C．CH2Cl2　D．CHCl3　E.CCl4

Answer 1

【答案】4HCl(濃)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O大于或等于4干燥混合氣體吸收未參加反應的氯氣CD分液AB

【解析】

A裝置為制取Cl2的發生裝置。B裝置可以除去水蒸氣,并將甲烷和氯氣混合均勻,同時還可以通過控制產生氣泡的快慢調節氣體的流速。C裝置為CH4與Cl2的反應裝置。D裝置的作用是吸收未參加反應的Cl2。E裝置可以吸收產物HCl制取鹽酸,還可以防止液體倒吸避免危險。根據CH4與Cl2的反應可知欲獲得較多的HCl,也就是使CH4中的H原子全部轉化為HCl,此時消耗的Cl2的物質的量至少是CH4物質的量的4倍。未參加反應的Cl2被D裝置吸收,生成的HCl被E裝置吸收,取代產物CH2Cl2、CHCl3、CCl4為液體,故該實驗的尾氣主要有未參加反應的CH4和反應生成的CH3Cl。

（1）A裝置為制取Cl2的發生裝置，利用的是實驗室法制取Cl2。用濃鹽酸和二氧化錳反應生成氯化錳、氯氣和水，其化學反應方程式為4HCl(濃)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。答案：4HCl(濃)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。

（2）B裝置可以除去水蒸氣,并將甲烷和氯氣混合均勻,同時還可以通過控制產生氣泡的快慢調節氣體的流速。C裝置為CH4與Cl2的反應裝置。根據CH4與Cl2的反應可知欲獲得較多的HCl,也就是使CH4中的H原子全部轉化為HCl,此時消耗的Cl2的物質的量至少是CH4物質的量的4倍。V(Cl2)/V(CH4)4， x的取值范圍為大于或等于4。

（3）B裝置可以除去水蒸氣,并將甲烷和氯氣混合均勻,同時還可以通過控制產生氣泡的快慢調節氣體的流速。所以B裝置的三種功能為：①控制氣體流速；②將氣體混合均勻；③干燥混合氣體。答案：干燥混合氣體。

（4）D裝置中的石棉上吸附著KI飽和溶液及KI粉末可以和氯氣反應，所以，其作用是吸收未參加反應的Cl2，防止溢出污染環境。答案：吸收未參加反應的氯氣。

（5）E裝置的作用是防止倒吸同時還可以吸收沒反應的HCl。答案：CD。

（6）E裝置制得的鹽酸外還有取代產物CH2Cl2、CHCl3、CCl4為液體,因為CH2Cl2、CHCl3、CCl4和水不互溶，將兩者分離的最佳方法為分液。

（7）該裝置尾氣的主要成分是未參加反應的CH4和反應生成的CH3Cl氣體，兩者不溶于水，所以 還應設置尾氣處理裝置。答案：AB。