Question

【題目】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)的模擬裝置如下：

試回答下列問題：

(1)請(qǐng)寫出C裝置中生成CH3Cl的化學(xué)反應(yīng)方程式：___________。

(2)B裝置有三種功能；①控制氣流速度；②混勻混合氣體；③________。

(3)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)D裝置中的棉花由白色變?yōu)樗{(lán)色，則棉花上可能預(yù)先滴有___溶液。

(4)E裝置中除鹽酸外，還含有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為________(填字母)。

A分液法 B蒸餾法 C結(jié)晶法

(5)將1molCH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，充分反應(yīng)后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為_____，生成HCl的物質(zhì)的量共為________。

Answer 1

【答案】CH4 + Cl2CH3Cl + HCl 干燥氯氣 淀粉KI溶液 A 3mol 3mol

【解析】

緊扣主體反應(yīng)：甲烷與氯氣的光照取代反應(yīng)，從原料的制備與混合、剩余反應(yīng)物的檢驗(yàn)、產(chǎn)物的分離入手，分析解答問題。主體反應(yīng)是連續(xù)進(jìn)行的四步取代反應(yīng)，應(yīng)用化學(xué)方程式計(jì)算參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量和生成HCl的物質(zhì)的量。

(1)裝置C中，甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，其中生成CH3Cl的化學(xué)方程式為

CH4 + Cl2CH3Cl + HCl。

(2)裝置B中盛有濃硫酸，氯氣、甲烷通過后進(jìn)入裝置C。可見裝置B有三種功能：①控制氣流速度；②混勻混合氣體；③干燥氯氣、甲烷。

(3)進(jìn)入裝置D的物質(zhì)為甲烷的氯代物、氯化氫，以及未反應(yīng)的甲烷、氯氣，其中氯氣能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀溶液變藍(lán)。裝置D中的棉花可能預(yù)先滴有淀粉碘化鉀溶液。

(4)甲烷的氯代產(chǎn)物中，四種氯代物均不溶于水、只有氯化氫溶于水成鹽酸。從裝置E中分離出鹽酸的最佳方法為分液法。

(5)設(shè)CH3Cl的物質(zhì)的量為x，則CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物質(zhì)的量分別為x+0.1mol、x+0.2mol、x+0.3mol。則x+（x+0.1mol）+（x+0.2mol）+（x+0.3mol）＝1 mol，解得x＝0.1mol。

①CH4+Cl2CH3Cl+HCl，生成0.1molCH3Cl，消耗0.1molCl2、生成0.1molHCl。

②CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl，生成0.2molCH2Cl2，消耗0.4molCl2、生成0.4molHCl。

③CH4+3Cl2CHCl3+3HCl，生成0.3molCHCl3，消耗0.9molCl2、生成0.9molHCl。

④CH4+4Cl2CCl4+4HCl，生成0.4molCCl4，消耗1.6molCl2、生成1.6molHCl。

共消耗3molCl2，生成3molHCl。