Question

利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)．某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程．其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖：
根據(jù)要求填空：
（1）B裝置有三種功能：
①均勻混合氣體；②______；③______．
（2）設(shè)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)______．
（3）D裝置的石棉中均勻混有K I粉末，其作用是______．
（4）E裝置的作用是______（填編號(hào)）
A．收集氣體    B．吸收氯氣       C．防止倒吸    D．吸收氯化氫
（5）E裝置除生成鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為______（填分離方法名稱）該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為______ （填編號(hào)）．
A．CH₄   B．CH₃Cl   C．CH₂Cl₂   D．CHCl₃  E．CCl₄．

Answer 1

解：（1）生成的氯氣中含有水，B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外，因濃硫酸具有吸水性，還具有干燥作用，故答案為：干燥混合氣體，控制流速；
（2）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)特點(diǎn)是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設(shè)=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)保證甲烷被完全取代，x應(yīng)大于或等于4，故答案為：大于或等于4；
（3）氯氣具有氧化性，KI中-1價(jià)的碘能被氯氣氧化，產(chǎn)物為氯化鉀固體和碘單質(zhì)，所以，D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，能吸收過量的氯氣，故答案為：吸收過量的氯氣；
（4）裝置中最后剩余的氯化氫氣體需要吸收不能排放到空氣中，氯化氫易溶于水需要防止倒吸；
故答案為：CD．
（5）E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有二氯甲烷、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，能分層，可用分液分開；反應(yīng)生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，只有一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等氣體，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，
故答案為：分液；A、B；
分析：實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cl₂，Cl₂經(jīng)干燥后和甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種氯代烴和HCl，在強(qiáng)光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂C+4HCl，生成的黑色小顆粒為炭黑，最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機(jī)物可用分液的方法分離．
（1）濃硫酸可以干燥氯氣和氯化氫；
（2）甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物為氯化氫和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（3）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)；
（4）裝置中最后剩余的氯化氫氣體需要吸收不能排放到空氣中，氯化氫易溶于水需要放倒吸；
（5）最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機(jī)物可用分液的方法分離；一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷．
點(diǎn)評(píng)：本題考查氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，題目難度中等，本題注意把握題給信息，易錯(cuò)點(diǎn)為（5），注意把握產(chǎn)物的判斷．