Question

如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气（体积比为1：4）的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略．将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间．
假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，
（1）请写出化学方程式：

 

．
（2）若题目中甲烷与氯气的体积比为1：1，则得到的产物为

 

．
A．CH₃Cl　HCl
B．CCl₄　HCl
C．CH₃Cl　CH₂Cl₂
D．CH₃Cl　CH₂Cl₂　CHCl₃　CCl₄　HCl
（3）在反应生成物中：常用作有机溶剂的是

 

，常用作灭火剂的是

 

，呈气态的有

 

  （每空填一种，填分子式）
（4）经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是

 

．
A．升高  B．降低  C．不变  D．无法确定
（5）若水中含有Na₂SiO₃，则在U形管左端会观察到

 

．

Answer 1

考点：甲烷的取代反应

专题：实验题

分析：（1）根据甲烷和氯气发生取代反应的实质来回答判断；
（2）甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，甲烷的取代反应为逐步取代，但是多步取代反应是同时进行的，据此进行判断．
（3）CH₃Cl、HCl为气态，CHCl₃又称氯仿，常用作有机溶剂，CCl₄常用作灭火剂；
（4）根据大气压强原理来判断U型管右端的玻璃管中水柱变化；
（5）根据生成的HCl能够溶解于水，能与Na₂SiO₃反应生成硅酸白色沉淀．

解答： 解：（1）甲烷中的氢原子可以被氯原子取代，甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物即四氯化碳的化学方程式为：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
故答案为：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
（2）甲烷和氯气在光照条件下发生逐步取代反应，但是多步取代反应是同时进行且各步反应都是可逆反应，所有得到的产物与甲烷与氯气的物质的量之比无关，故得到的产物为CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl；
故选D．
（3）在反应生成物中：常用作有机溶剂的是CHCl₃，常用作灭火剂的是CCl₄，呈气态的有CH₃Cl，
故答案为：CHCl₃；CCl₄；CH₃Cl；
（4）经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，所以压强减小，且生成的HCl能够溶解于水，U型管右端的玻璃管中水柱降低；
故答案为：B；
（5）若水中含有Na₂SiO₃，生成的HCl能够溶解于水，能与Na₂SiO₃反应，在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成，故答案为：白色胶状沉淀生成．

点评：本题考查了甲烷的性质，注意甲烷和氯气发生取代生成一系列取代产物，分析现象时抓住生成物的性质特征．