Question

【题目】利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

根据要求填空：

(1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③________________。

(2)设V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应________。

(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是_________________。

(4)E装置的作用是________(填编号)。

A．收集气体 B．吸收氯气

C．防止倒吸 D．吸收氯化氢

(5)在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式_________________________________________________。

Answer 1

【答案】干燥混合气体 大于或等于4 吸收过量的氯气 CD CH4＋2Cl2C＋4HCl

【解析】

实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2，Cl2经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代甲烷和HCl，在强光照射下生成的黑色小颗粒为炭黑，发生的反应为CH4+2Cl2C+4HCl，最后生成的HCl溶于水生成盐酸，与有机物可用分液的方法分离；

(1)浓硫酸可以干燥氯气和甲烷；

(2)甲烷可以和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；

(3)氯气能将碘化钾氧化为碘单质；

(4)装置中生成的氯化氢气体用水吸收获得盐酸，氯化氢极易溶于水需要防止倒吸；

(5)在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒为炭黑，说明有碳生成。

(1)生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥混合气的作用；

(2)氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，即使CH4中H原子被完全取代，则x应大于或等于4；

(3)氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气；

(4)装置中生成的氯化氢气体用水吸收获得盐酸，氯化氢极易溶于水需要防止倒吸，故答案为CD；

(5)CH4与Cl2在强光照射下生成的黑色小颗粒为炭黑，所以在强光照射下发生置换反应的方程式为CH4+2Cl2 C+4HCl。