Question

17．若要使0.0500mol CH₄完全和Cl₂发生取代反应，且生成的四种氯代物的物质的量相同，所需Cl₂的物质的量1.25mol．

Answer 1

分析 根据碳原子守恒计算四种有机物的物质的量，甲烷与氯气发生的取代反应：1个氯原子替换出1个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成HCl，可得关系式Cl₂～CH₃Cl，2Cl₂～CH₂Cl₂，3Cl₂～CHCl₃，4Cl₂～CCl₄，据此计算总共消耗的氯气的物质的量．

解答 解：反应完全后，得四种有机物物质的量相等，根据碳原子守恒知，CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄的物质的量都是0.0125mol，CH₄与Cl₂发生取代反应：1个氯原子替换出1个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成HCl，可得关系式Cl₂～CH₃Cl，2Cl₂～CH₂Cl₂，3Cl₂～CHCl₃，4Cl₂～CCl₄，
生成0.0125molCH₃Cl需要Cl₂的物质的量为0.0125mol，
生成0.0125molCH₂Cl₂需要Cl₂的物质的量为0.0125mol×2=0.025mol，
生成0.0125molCHCl₃需要Cl₂的物质的量为0.0125mol×3=0.0375mol，
生成0.0125molCCl₄需要Cl₂的物质的量为0.0125mol×4=0.05mol，
所以总共消耗的氯气的物质的量n（Cl₂）=（0.0125+0.025+0.0375+0.05）mol=0.125mol，
故答案为：1.25mol．

点评 本题考查化学方程式计算、取代反应，难度不大，注意把握氯气与甲烷发生取代反应的特征，明确取代反应中被取代的氢原子的物质的量与氯气分子的物质的量的关系是解本题的关键．