Question

【题目】利用甲烷与氯气发生取代反应，同时获得副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

根据要求填空：

（1）A装置发生反应的离子方程式是_________________________________。C装置中CH4与Cl2生成一氯代物的化学反应方程式是___________________________ 。

（2）导管a的作用是____________。仪器b的名称是____________。

（3）D装置中的石棉上均匀附着潮湿的KI，其作用是______________ 。

（4）E装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物。从E中分离出盐酸的最佳方法为__________E装置的作用是____________。（填序号）。

A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢

（5）该装置的缺陷是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是_______.

A.CH4 B.CH3Cl C.CH2Cl2 D.CHCl3 E.CCl4

（6）在一定条件下甲烷也可用于燃料电池。下图是甲烷燃料电池的原理示意图：

若正极的反应式为O2+4e－＋4H+＝2H2O，则负极反应式为___________________；

Answer 1

【答案】MnO2 + 4H+ + 2Cl－Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O CH4 ＋ Cl2CH3Cl＋HCl 平衡气压，使液体能够顺利流下 干燥管 除去过量的氯气 分液 C D A B CH4－8e－＋2H2O＝CO2＋8H+

【解析】

（1）A中二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气、水；C装置中CH4与Cl2光照反应生成一氯甲烷和氯化氢；（2）根据装置图，导管a把烧瓶与分液漏斗上口连在一起，使烧瓶与与分液漏斗中的压强保持一致；根据装置图分析仪器b的名称；（3）D装置中潮湿的KI与氯气反应生成氯化钾和碘单质；（4）进入E装置的物质有甲烷、氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等有机物，甲烷、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳难溶于水，氯化氢易溶于水；（5）甲烷、一氯甲烷均为难溶于水的气体；（6）甲烷燃料电池的负极是甲烷失电子生成二氧化碳气体。

（1）A中二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气、水，反应的离子方程式是MnO2 + 4H+ + 2Cl－Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O；C装置中CH4与Cl2光照反应生成一氯甲烷和氯化氢，反应方程式是CH4 ＋ Cl2 CH3Cl＋HCl；（2）根据装置图，导管a把烧瓶与分液漏斗上口连在一起，使烧瓶与与分液漏斗中的压强保持一致，所以导管a的作用是平衡气压，使液体能够顺利流下；根据装置图，仪器b的名称是干燥管；（3）D装置中潮湿的KI与氯气反应生成氯化钾和碘单质，D的作用是除去过量的氯气；（4）进入E装置的物质有氯化氢、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和甲烷，有机物难溶于水、氯化氢易溶于水，所以从E中分离出盐酸的最佳方法为分液，E装置的作用是防止倒吸、吸收氯化氢，故选CD；（5）甲烷、一氯甲烷均为难溶于水的气体，所以经过E装置后的气体中含有CH4 、CH3Cl；（6）甲烷燃料电池的负极是甲烷失电子生成二氧化碳气体，负极反应式是CH4－8e－＋2H2O＝CO2＋8H+。