Question

20．一氯甲烷（CH₃Cl）是一種重要的化工原料，常溫下它是無色有毒氣體，微溶于水，易溶于乙醇、CCl₄等．
（1）甲組同學在實驗室用如圖1所示裝置模擬催化法制備和收集一氯甲烷．

①無水ZnCl₂為催化劑，a瓶中發(fā)生反應的化學方程式為CH₃OH+HCl=CH₃Cl+H₂O．如果實驗時a瓶加熱時間過長，最終在瓶底得到一種白色物質，該物質的化學式是Zn（OH）₂或ZnO．
②裝置B的主要作用是除去氯化氫氣體．
③收集到的CH₃Cl氣體在氧氣中充分燃燒，產物用過量的V₁mL、c₁mol•L^-1NaOH溶液充分吸收，以甲基橙作指示劑，用c₂ mol•L^-1鹽酸標準液對吸收液進行返滴定，最終消耗V₂mL鹽酸．則所收集CH₃Cl的物質的量為（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3mol．（已知：2CH₃Cl+3O₂$\stackrel{點燃}{→}$2CO₂+2H₂O+2HCl
（2）乙組同學選用甲組A、B裝置和如圖2所示的部分裝置檢驗CH₃Cl中的氯元素．（已知：一鹵代烷一般要在加熱條件下才能與氫氧化鈉溶液反應）
①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、F、D、G．
②通入一段時間的CH₃Cl氣體，打開裝置D中分液漏斗的活塞，觀察實驗現象．分液漏斗中盛放的試劑是硝酸和硝酸銀．
③能證明CH₃Cl中含有氯元素的實驗現象是F中無白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成．
（3）查閱資料可知：AgNO₃的乙醇溶液可以檢驗CH₃X中的鹵素原子．相關數據如表：

化學鍵	C-Cl	C-Br
鍵能9kJ•mol-1）	330	276

化合物	AgCl	AgBr
Ksp	1.8×10-10	5×10-13

①CH₃X通入AgNO₃的乙醇溶液中，除有沉淀生成外，還生成硝酸甲酯，請寫出硝酸甲酯的結構簡式：CH₃ONO₂．
②將CH₃Cl和CH₃Br的混合氣體通入AgNO₃的乙醇溶液中，先出現淡黃色沉淀．請依據表中數據解釋原因C-Br鍵的鍵能小，更容易斷裂，同時溴化銀的溶度積常數更小，溴化銀更容易形成沉淀．
③設計實驗證明Ksp（AgCl）＞Kp（AgBr）向等濃度的氯化鈉和溴化鈉的混合溶液中滴加硝酸銀溶液，先生成淺黃色沉淀，則證明Ksp（AgCl）＞Kp（AgBr）（簡要說明實驗操作、現象和結論）

Answer 1

分析 （1）①甲醇與濃鹽酸在氯化鋁作催化劑的條件下發(fā)生取代反應生成一氯甲烷和水，氯化鋅加熱時間過長會水解生成氫氧化鋅或氧化鋅；
②氯化氫易揮發(fā)，所以要用水除去一氯甲烷中的氯化氫；
③根據題意，一氯甲烷燃燒產生氯化氫，根據與之反應的氫氧化鈉的物質的量可求得氯化氫的物質的量，進而確定一氯甲烷的物質的量；
（2）根據題意，檢驗CH₃Cl中的氯元素，可以將一氯甲烷通入到熱的氫氧化鈉溶液中，反應一段時間后再加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，根據是否有白色沉淀生成可判斷氯元素的存在；
（3）根據題意，CH₃X通入AgNO₃的乙醇溶液中，能生成硝酸甲酯和AgX，根據沉淀的溶解平衡可知，溶度積大的物質可以轉化成溶度積小的，據此答題．

解答 解：（1）①甲醇與濃鹽酸在氯化鋁作催化劑的條件下發(fā)生取代反應生成一氯甲烷和水，反應的化學方程式為CH₃OH+HCl=CH₃Cl+H₂O，氯化鋅加熱時間過長會水解生成氫氧化鋅或氧化鋅，化學式為Zn（OH）₂或ZnO，
故答案為：CH₃OH+HCl=CH₃Cl+H₂O；Zn（OH）₂或ZnO；
②氯化氫易揮發(fā)，所以要用水除去一氯甲烷中的氯化氫，所以裝置B的主要作用是除去氯化氫氣體，
故答案為：除去氯化氫氣體；
③根據題意，與氯化氫反應的氫氧化鈉的物質的量為c₁V₁×10^-3mol-c₂V₂×10^-3mol，所以一氯甲烷燃燒產生氯化氫的物質的量為c₁V₁×10^-3mol-c₂V₂×10^-3mol，則一氯甲烷的物質的量為（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3mol，
故答案為：（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3；
（2）根據題意，檢驗CH₃Cl中的氯元素，可以將一氯甲烷通入到熱的氫氧化鈉溶液中，反應一段時間后再加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，根據是否有白色沉淀生成可判斷氯元素的存在，
①根據上面的分析可知，裝置依次連接的合理順序為A、B、F、D、G，
故答案為：F、D、G；
②根據上面的分析可知，分液漏斗中盛放的試劑是硝酸、硝酸銀，
故答案為：硝酸、硝酸銀；
③能證明CH₃Cl中含有氯元素的實驗現象是F中無白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成，
故答案為：F中無白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成；
（3）根據題意，CH₃X通入AgNO₃的乙醇溶液中，能生成硝酸甲酯和AgX，根據沉淀的溶解平衡可知，溶度積大的物質可以轉化成溶度積小的，
①硝酸甲酯的結構簡式為：CH₃ONO₂，
故答案為：CH₃ONO₂；
②依據表中數據可知，C-Br鍵的鍵能小，更容易斷裂，同時溴化銀的溶度積常數更小，溴化銀更容易形成沉淀，所以先出現淡黃色溴化銀沉淀，
故答案為：C-Br鍵的鍵能小，更容易斷裂，同時溴化銀的溶度積常數更小，溴化銀更容易形成沉淀；
③根據溶度積常數小的物質先生成沉淀的原理可知，向等濃度的氯化鈉和溴化鈉的混合溶液中滴加硝酸銀溶液，先生成淺黃色沉淀，則證明Ksp（AgCl）＞Kp（AgBr），
故答案為：向等濃度的氯化鈉和溴化鈉的混合溶液中滴加硝酸銀溶液，先生成淺黃色沉淀，則證明Ksp（AgCl）＞Kp（AgBr）．

點評 本題考查甲烷和氯氣的取代反應、氯氣的實驗室制法，沉淀的溶解平衡，實驗方案的設計等，理解實驗的原理是解題關鍵，題目難度中等．