Question

【題目】利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業(yè)上已成為現(xiàn)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(jù)設計要求回答：

(1) C裝置中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使氣體混合均勻；②______________ ；③______________。

(3)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收氣體中的某成分，兩者反應的化學方程式是________________________________。

(4)E裝置未直接用導管而改用球型干燥管的主要目的是_________________。

(5)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_________(填操作名稱)。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__________________(填化學式)。

(6)將1 mol CH4與Cl2發(fā)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】CH4+Cl2CH3Cl+HCl 干燥氣體 控制氣流速度 2KI+Cl2=2KCl+I2 防止倒吸 分液 CH4 、CH3Cl 2.5mol

【解析】

(1)CH4與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應，其中甲烷中一個H被一個Cl取代生成一氯甲烷，化學反應方程式為CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

(2)B裝置中有濃硫酸，作用是干燥氣體，同時可以根據(jù)產生氣泡的速率控制氣流的速度，所以三種功能為：①使氣體混合均勻；②干燥氣體；③控制氣流速度；

(3)A裝置中反應生成氯氣，氯氣與KI反應，化學方程式是2KI+Cl2=2KCl+I2；

(4)干燥管中部比較粗，可以防止液體倒吸；

(5)因為生成的有機物難溶于水，所以分離出有機物的方法是分液；甲烷與氯氣發(fā)生取代反應，生成的有機物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷為液態(tài)，所以尾氣主要成分為CH4、CH3Cl；

(6)取代反應中，每取代1molH，消耗1molCl2，生成的四種取代產物均為0.25mol，則被被取代的H原子物質的量一共為：0.25+0.25×2+0.25×3+0.25×4=2.5mol，則消耗的氯氣的物質的量是2.5mol。