Question

【題目】利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下：

試回答下列問題：

（1）請(qǐng)寫出C裝置中生成CH3Cl的化學(xué)方程式：___________________________________。有人認(rèn)為E中有氯化氫產(chǎn)生，不能證明甲烷與氯氣發(fā)生了取代反應(yīng)，你認(rèn)為他的看法________(填“正確”或“不正確”)。

（2）B裝置有三種功能：①控制氣流速率；②混勻混合氣體；③________________。

（3）一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)D裝置中的棉花由白色變?yōu)樗{(lán)色，則棉花上可能預(yù)先滴有________溶液。

（4）E裝置中除鹽酸外，還含有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為________(填字母)。

a．分液法 b．蒸餾法 c．結(jié)晶法

（5）將1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，充分反應(yīng)后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1 mol，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為________，生成HCl的總物質(zhì)的量為________。

Answer 1

【答案】CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl 正確 干燥氣體 淀粉-KI a 3 mol 3 mol

【解析】

在加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯氣，濃硫酸具有吸水性，可以作干燥劑，C中甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成氯代甲烷和HCl，尾氣中含有氯化氫，氯化氫極易溶于水，所以E裝置是吸收氯化氫制得鹽酸，球形干燥管能防倒吸；

(1)C 裝置中生成 CH3Cl的反應(yīng)是甲烷和氯氣光照發(fā)生取代反應(yīng)生成，E 中有氯化氫產(chǎn)生，不能證明甲烷與氯氣發(fā)生了取代反應(yīng)，可能是濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體、或未反應(yīng)的氯氣與水反應(yīng)生成的；

(2)濃硫酸具有吸水性，控制氣流速度等；

(3)D裝置中有未完全反應(yīng)的Cl2，碘遇淀粉溶液變藍(lán)色；

(4)生成的有機(jī)物不溶于水，可以利用分液方法分離；

(5)CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，一半的Cl進(jìn)入HCl，一半的氯在有機(jī)物中，根據(jù)充分反應(yīng)后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，結(jié)合C守恒，計(jì)算出各自的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算所需氯氣的物質(zhì)的量。

(1)C裝置中生成 CH3Cl的反應(yīng)是甲烷和氯氣光照發(fā)生取代反應(yīng)生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，E中有氯化氫產(chǎn)生，不能證明甲烷與氯氣發(fā)生了取代反應(yīng)，可能是濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體、或未反應(yīng)的氯氣與水反應(yīng)生成的，他的看法正確；

(2)濃硫酸具有吸水性，因?yàn)榧淄楹吐葰庵泻�有水蒸氣，所以濃硫酸干燥混合氣體，還可以控制氣流速度，能均勻混合氣體等作用；

(3)D裝置中的棉花由白色變?yōu)樗{(lán)色，結(jié)合D裝置中含有Cl2，說明棉花上可能預(yù)先滴有淀粉—KI溶液，Cl2氧化KI生成I2，碘遇淀粉溶液變藍(lán)色；

(4)氯代甲烷難溶于水，而HCl極易溶于水，可以采用分液方法分離提純，故答案為a；

(5)根據(jù)充分反應(yīng)后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，可以設(shè)其物質(zhì)的量分別是x、（x+0.1mol）、（x+0.2mol）、（x+0.3mol）；根據(jù)C守恒，x+（x+0.1mol）+（x+0.2mol）+（x+0.3mol）=1mol，解得x=0.1mol，n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)物質(zhì)的量依次為0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，一半的Cl進(jìn)入HCl，消耗氯氣的物質(zhì)的量為0.1mol+2×0.2mol+3×0.3mol+4×0.4mol=3mol，生成HCl的物質(zhì)的量共為3mol。