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：

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）设V(Cl2)/V(CH4)=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应______。

Answer 1

【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2+2H2O CH4+Cl2CH3Cl+HCl 平衡内外压强 干燥管 吸收过量氯气 CD AB x≥4

【解析】

A装置：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，B装置：干燥Cl2，装置C：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，D装置：吸收过量的氯气，E装置：最后生成的HCl溶于水生成盐酸，球形漏斗球形部分具有较大空间，能防止倒吸，与有机物可用分液的方法分离，据此分析。

（1）MnO2能将HCl（浓）氧化为Cl2，A中制取Cl2反应的化学方程式MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，离子反应为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，C装置中CH4与Cl2生成一氯代物，反应的化学反应方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

（2）A装置制取氯气，导管a连接分液漏斗和烧瓶，其作用为：平衡气压，使浓盐酸能够顺利流下；根据仪器的构造可知，仪器b为球形干燥管；

（3）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气；

（4）甲烷和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷为气态，反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、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，能分层，可用分液分开，甲烷和氯气发生取代反应生成氯化氢，氯化氢极易溶于水，球形干燥管球形体积大，能防止倒吸；

答案选CD；

（4）一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，所以尾气的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等气体，应进行尾气处理，该装置的缺陷是没有进行甲烷和生成的一氯甲烷等尾气处理；

答案选AB；

（6）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，若理论上欲获得最多的氯化氢，设=x，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4。