Question

8．已知碳化鋁（Al₄C₃）與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和甲烷．為了探究甲烷性質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計(jì)如下兩組實(shí)驗(yàn)方案；甲方案探究甲烷與氧化劑反應(yīng)（如圖1所示）；乙方案探究甲烷與氯氣反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸（如圖2所示）．

甲實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溴水無顏色變化，澄清石灰水變渾濁，無水硫酸銅變藍(lán)色．
（1）寫出碳化鋁與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Al₄C₃+6H₂SO₄=2Al₂（SO₄）₃+3CH₄↑．
（2）實(shí)驗(yàn)甲中濃硫酸的作用是干燥CH₄，集氣瓶中收集到的氣體能否直接排入空氣中？否（填“能”或“否”）．
（3）下列對(duì)實(shí)驗(yàn)甲有關(guān)現(xiàn)象與結(jié)論的敘述都正確的是A
A．酸性高錳酸鉀溶液不褪色，結(jié)論是通常條件下，甲烷不能與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)
B．硬質(zhì)試管里黑色粉末無顏色變化，結(jié)論是甲烷不與氧化銅反應(yīng)
C．硬質(zhì)試管里黑色粉末變紅色，推斷氧化銅與甲烷反應(yīng)只生成水和二氧化碳
D．甲烷不能與溴水反應(yīng)，推知甲烷不能與鹵素單質(zhì)反應(yīng)
乙實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬了甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸．
（4）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③干燥甲烷和氯氣
（5）設(shè)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲取代反應(yīng)獲得最多的氯化氫則x≥4
（6）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末其作用是除去未反應(yīng)掉的氯氣．
（7）E裝置中除鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為A．
A．分液法       B．蒸餾法      C．萃取分液法        D．結(jié)晶法
（8）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AB（填編號(hào)）
A、CH₄        B、CH₃Cl     C、CH₂Cl₂         D、CHCl₃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)碳化鋁（Al₄C₃）與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和甲烷可知碳化鋁與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和甲烷；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)甲的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮图淄榈男再|(zhì)進(jìn)行解答，若集氣瓶中收集到的氣體屬于有毒氣體，則不能排放到空氣中，反之能；
（3）A．若甲烷能與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，酸性高錳酸鉀溶液褪色；
B．硬質(zhì)試管里黑色粉末無顏色變化，可能為銅、氧化銅或氧化亞銅的混合物；
C．氧化銅與甲烷反應(yīng)生成水和二氧化碳、一氧化碳，硬質(zhì)試管里黑色粉末也能變紅色；
D．甲烷能與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)；
（4）B裝置進(jìn)行氣體干燥，并均勻混合氣體，根據(jù)氣泡可以控制氣體流量；
（5）甲烷完全取代生成CCl₄時(shí)獲得的HCl最多；
（6）碘化鉀能與剩余的氯氣反應(yīng)；
（7）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；
（8）一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷．

解答 解：（1）碳化鋁（Al₄C₃）與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和甲烷，碳化鋁與硫酸反應(yīng)可理解為碳化鋁（Al₄C₃）與水反應(yīng)，產(chǎn)物再和硫酸反應(yīng)，所以產(chǎn)物為硫酸鋁和甲烷，反應(yīng)方程式為：Al₄C₃+6H₂SO₄=2Al₂（SO₄）₃+3CH₄↑，
故答案為：Al₄C₃+6H₂SO₄=2Al₂（SO₄）₃+3CH₄↑；
（2）碳化鋁與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和甲烷，甲方案探究甲烷與氧化劑反應(yīng)，盛放濃硫酸的裝置放置在氧化劑氧化銅之前，所以實(shí)驗(yàn)甲中濃硫酸的作用是干燥CH₄，甲烷和氧化銅反應(yīng)，碳元素化合價(jià)升高，生成碳的氧化物，產(chǎn)物中可能有一氧化碳生成，所以集氣瓶中收集到的氣體不能直接排放到空氣中，
故答案為：干燥CH₄；否；
（3）A．甲烷不能與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，若能反應(yīng)，則酸性高錳酸鉀溶液在甲烷的作用下會(huì)褪色，現(xiàn)不褪色，結(jié)論是通常條件下，甲烷不能與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，故A正確；
B．甲烷能與氧化銅反應(yīng)，當(dāng)少量甲烷參加反應(yīng)，硬質(zhì)試管里為大量黑色粉末氧化銅和少量銅的混合物，業(yè)可能為氧化亞銅，現(xiàn)象無顏色變化，結(jié)論是甲烷不與氧化銅反應(yīng)時(shí)錯(cuò)誤的，故B錯(cuò)誤；
C．氧化銅與甲烷反應(yīng)生成水和二氧化碳、一氧化碳，硬質(zhì)試管里黑色粉末也能變紅色，故C錯(cuò)誤；
D．甲烷不能與溴水反應(yīng)，但甲烷能與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A；
（4）因濃硫酸具有吸水性，可以干燥氣體，并均勻混合氣體，根據(jù)氣泡可以控制氣體流速，
故答案為：干燥甲烷和氯氣；
（5）甲烷完全取代生成CCl₄時(shí)獲得的HCl最多，由CH₄+4Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CCl₄+4HCl，可知$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$≥4，
故答案為：≥4；
（6）碘化鉀能與剩余的氯氣反應(yīng)，吸收過量的氯氣，
故答案為：除去未反應(yīng)掉的氯氣；
（7）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，可用分液方法分離，
故答案為：A；
（8）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，
故選AB，
故答案為：AB．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)實(shí)驗(yàn)，涉及氯氣的制備、物質(zhì)的分離提純、甲烷與氯氣的取代反應(yīng)等，側(cè)重對(duì)裝置與原理的考查，掌握常見物質(zhì)分離提純方法，注意滲透環(huán)保意識(shí)，題目難度中等．