Question

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

試回答下列問題：

(1)請寫出C裝置中生成CH2Cl2的化學方程式：_________________________________。有人認為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，你認為他的看法___________(填“正確”或“不正確”)。

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

(3)D裝置的名稱為___________，其作用是___________。

(4)E裝置中除鹽酸外，還含有機物，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1mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應，充分反應后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，則參加反應的Cl2的物質(zhì)的量為____，生成HCl的總物質(zhì)的量為___。

Answer 1

【答案】CH4+2Cl2 C+4HCl 正確 干燥氣體 干燥管 防止倒吸 a 3mol 3mol

【解析】

在加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應生成氯氣，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)生取代反應生成氯代烴和HCl，尾氣中含有氯化氫，氯化氫能溶于水、堿性溶液，所以E裝置是處理尾氣，倒置的干燥管能防倒吸，據(jù)此分析解答。

(1) 光照條件下，氯氣和甲烷發(fā)生取代反應生成二氯甲烷和氯化氫，反應方程式為CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl，在強光照射下，氯氣與甲烷發(fā)生置換反應CH4+2Cl2 C+4HCl，也有氯化氫生成，所以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；

(2) 濃硫酸具有吸水性，因為甲烷和氯氣中含有水蒸氣，所以濃硫酸干燥混合氣體；通過觀察氣泡能控制氣流速率；

(3)裝置D為干燥管，起防倒吸作用；

(4) E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有有機物，由于有機物都難溶于水，是互不相溶的兩層液體物質(zhì)，所以從E中分離出鹽酸的最佳方法是分液，選a；

(5) 將1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代，四種有機產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，設生成CH3Cl的物質(zhì)的量為x，則CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物質(zhì)的量分別為(x+0.1)、(x+0.2)、(x+0.3)，根據(jù)碳原子守恒，有x+(x+0.1)+(x+0.2)+(x+0.3)=1，解得x=0.1，所以四種有機產(chǎn)物的物質(zhì)的量分別為0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，則根據(jù)取代反應的特點，消耗的氯氣的物質(zhì)的量是0.1mol×1+0.2mol×2+0.3mol×3+0.4mol×4=3mol；生成HCl的總物質(zhì)的量等于參加反應的氯氣的物質(zhì)的量為3mol。