Question

6．将等物质的量的Cl₂和CH₄混合气体A．
（1）若将装有A的试管口用橡胶塞塞住，然后在光亮的地方放置一段时间后，试管中可能存在的气体有①②③④（填数字序号，下同），气体中物质的量最多的是①
①HCl②Cl₂ ③CH₄  ④CH₃Cl  ⑤CH₂Cl₂ ⑥CHCl₃  ⑦CCl₄
（2）将A充入一个容积为 25mL的量筒中，将量筒倒置在盛有饱和食盐水的水槽中，用日光照射，可观察到的现象是气体颜色变浅、液面上升、有油状液滴出现、有白色晶体析出；
（3）将A气体充入的U形管左端，水平部分有一段气柱，其他两端的液体为饱和食盐水且饱和食盐水与气柱不反应也不溶解，使用稍暗的光线使反应缓慢进行，中间气柱的长度将A（填字母序号）（假设中间气柱未移出U形管水平部分）
A 变大   B 变小  C 不变  D 难以确定．

Answer 1

分析 （1）甲烷和氯气在光照条件下反应，生成物有CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄和HCl，剩余的气体有Cl₂、CH₄，然后根据物质的状态来解答；
（2）甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH₃Cl（气体）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl，氯气逐渐减少甚至消失，氯气的颜色逐渐变浅或消失；反应后有油状液滴（二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷）出现；反应过程中气体的体积减小，导致试管内的压强低于外界大气压；氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大，导致氯化钠固体析出；
（3）甲烷与氯气反应生成了液态的CH₂Cl₂、CHCl₃和CCl₄，使左侧气体总体积减小右侧液面下降，中间气柱的压强减小，长度变大．

解答 解：（1）烷和氯气在光照条件下反应，生成物有：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄和HCl，剩余的气体有Cl₂、CH₄，但CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄为液体，所以容器中可能存在的气体有①HCl②Cl₂ ③CH₄  ④CH₃Cl；由于每步反应中都有氯化氢生成，则物质的量最大的为①HCl，
故答案为：①②③④；①；
（2）甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH₃Cl（气体）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl，随着氯气浓度的变小气体颜色变浅，反应生成的氯化氢极易溶于水，液面上升，反应后有油状液滴（二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷）出现；氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大，导致氯化钠固体析出，
故答案为：气体颜色变浅、液面上升、有油状液滴出现、有白色晶体析出；
（3）CH₄和Cl₂在稍暗的光线下缓慢反应生成了液态的CH₂Cl₂、CHCl₃和CCl₄，使左侧气体总体积减小，压强减小，则右侧液面下降，中间气柱的压强减小，由于气体的物质的量不变，根据PV=nRT可知，V应增大，则长度变大，
故答案为：A．

点评 本题考查了甲烷的取代反应，题目难度中等，明确甲烷与氯气发生取代反应的原理为解答关键，（1）中注意生成物状态，题中要求的是气体，为易错点，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．