Question

10．实验室中利用下列装置制取氯气并进行甲烷与氯气的取代反应，同时检验其产物中有HCl生成．试回答下列问题

（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③干燥混合气体
（2）设V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应≥4
（3）D装置的作用是吸收过量的氯气．
（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl．
（5）该装置有两个缺陷（假设D装置能充分发挥作用）：一是没有进行尾气处理；二是A、B两装置之间应接一个除去从A中挥发出来的HCl气体的装置．

Answer 1

分析 实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl₂，Cl₂经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代烃和HCl，在强光照射下可发生CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，生成的黑色小颗粒为炭黑，D装置足量红热的铜丝吸收多余氯气，最后生成的HCl溶于水生成盐酸，与有机物可用分液的方法分离．
（1）浓硫酸可以干燥氯气和氯化氢；
（2）甲烷可以和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（3）氯气能和铜反应生成氯化铜；
（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒为炭黑，说明有碳生成；
（5）氯化氢易挥发，该实验制取的氯气中混有氯化氢，干扰后续实验，缺少除去氯化氢的装置．

解答 解：（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，
故答案为：干燥混合气体；
（2）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4，
故答案为：4；
（3）氯气具有氧化性，与足量红热的铜丝反应生成氯化铜，所以，D装置能吸收过量的氯气，
故答案为：吸收过量的氯气；
（4）生成的黑色小颗粒为炭黑，在强光照射下可发生CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，
故答案为：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
（5）氯化氢易挥发，该实验制取的氯气中混有氯化氢，干扰后续实验，A、B两装置之间应接一个除去从A中挥发出来的HCl气体的装置，
故答案为：A、B两装置之间应接一个除去从A中挥发出来的HCl气体的装置．

点评 本题考查氯气的制备以及甲烷与氯气的取代反应，题目难度中等，本题注意把握题给信息，易错点为（4），注意把握产物的判断．