Question

【题目】某化学兴趣小组拟在实验室中模拟甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸，其设计的模拟装置如下：

（1）设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x的取值范围是 ．

（2）B装置有三种功能：

①通过观察气泡控制气体流速；② ；③ ．

（3）D装置的石棉中均匀附着KI粉末，其作用是 ．

（4）E装置的作用是 ，球形漏斗作用是 ．

（5）一段时间后，E装置内出现的现象是 ．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分可能是 （填编号）．

A．CH4 B．CH3Cl C． CHCl3 D．CCl4．

Answer 1

【答案】（1）x≥4；

（2）①通过观察气泡控制气体流速；②使气体均匀混合；③干燥混合气体；

（3）吸收过量的氯气；

（4）吸收氯化氢；防止倒吸；

（5）液体分层，上下两层均为无色液体； AB．

【解析】

试题分析：A装置：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，B装置：干燥Cl2，装置C：经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代烃和HCl，在强光照射下可发生CH4+2Cl2C+4HCl，生成的黑色小颗粒为炭黑，D装置：吸收过量的氯气，E装置：最后生成的HCl溶于水生成盐酸，球形漏斗球形部分具有较大空间，能防止倒吸，与有机物可用分液的方法分离．

（1）甲烷与氯气发生取代反应生成产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，若理论上欲获得最多的氯化氢，则应让甲烷中所有的氢原子都被取代；

（2）B装置有三种功能：①干燥气体；②将气体混合均匀③干燥混合气体；

（3）碘化钾能够与氯气反应生成氯化钾和碘，能够吸收过量的氯气；

（4）尾气中含有氯化氢，氯化氢易溶于水，可以用水吸收尾气，注意防止倒吸的发生；

（5）甲烷与氯气发生反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，除去一氯甲烷为气体外，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是油状液体，不溶于水，溶液分层，可以选择分液法分离，据此解答．

解：（1）氯气与甲烷发生取代反应，一氯取代：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，若理论上欲获得最多的氯化氢，设=x，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4，

故答案为：x≥4；

（2）B装置有三种功能：①使气体均匀混合；②通过观察气泡控制气体流速③干燥混合气体；

故答案为：①通过观察气泡控制气体流速；②使气体均匀混合；③干燥混合气体；

（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，

故答案为：吸收过量的氯气；

（4）尾气中含有氯化氢，E装置中盛有水，能够吸收氯化氢防止空气污染，氯化氢易溶于水，导管直接插入水中容易发生倒吸，球形漏斗球形部分具有较大空间，能防止倒吸；

故答案为：吸收氯化氢；防止倒吸；

（5）甲烷与氯气发生反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，除去一氯甲烷为气体外，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是油状液体，不溶于水，现象为：溶液分层，上下两层均为无色液体，可以选择分液法分离，尾气中含有未反应的甲烷与生成的一氯甲烷，故选AB；

故答案为：液体分层，上下两层均为无色液体； AB．