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。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

根据设计要求回答：

(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取值范围________。

(3)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

(4)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：_______________________________________。

(5)E装置中除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出有机物的最佳方法为________。

该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为________(填编号)。

A CH4 　　 　 B CH3Cl　　 　 C CH2Cl2 D CHCl3　 　 E CCl4

Answer 1

【答案】干燥混合气体 大于或等于4 CD CH4 + 2Cl2 C + 4HCl 分液 ab

【解析】

在加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气，浓硫酸具有吸水性，可以作干燥剂，C中甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代烃和HCl，尾气中含有氯化氢，氯化氢能溶于水、碱性溶液，所以E装置是处理尾气，倒置的干燥管能防倒吸，据此分析解答。

（1）装置B中盛放浓硫酸，它具有吸水性，因为甲烷和氯气中含有水蒸气，所以浓硫酸可以均匀并干燥混合气体；通过观察气泡能控制气流速率，

故答案为：干燥混合气体；

（2）根据CH4与Cl2的反应可知欲获得较多的HCl，也就是使CH4中的H原子全部转化为HCl，此时消耗的Cl2的物质的量至少是CH4物质的量的4倍，即x的取值范围为：大于或等于4；

（3）E装置可吸收氯化氢，还可防止倒吸，故CD项正确，答案选CD；

（4）黑色小颗粒为C，则该反应的化学方程式为：CH4 + 2Cl2 C + 4HCl；

（5）E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开；反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，只有一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷气体，故ab正确，答案为：分液；ab。