Question

20．利用甲烷与氯气发生取代反应制取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图

根据要求填空：
（1）B装置有三种功能：①控制气体流速；②均匀混合气体；③干燥混合气体．
（2）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值的取值范围为大于或等于4．
（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气．
（4）E装置的作用是CD（填编号）．
A．收集气体                   B．吸收氯气          C．防止倒吸                     D．吸收氯化氢
（5）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．
（6）E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为AB（填编号）．
A．CH₄                  B．CH₃Cl           C．CH₂Cl₂             D．CHCl₃．

Answer 1

分析 装置A制备氯气通过浓硫酸吸收水蒸气，和甲烷一起通入装置C光照发生取代反应，生成的氯化氢、一氯甲烷等气体通过D装置中的石棉上吸附着KI粉末除去氯气，E装置中吸收生成的氯化氢气体，所以有盐酸生成，同时防止倒吸，还含有有机物甲烷、一氯甲烷气体不能吸收，需要加尾气吸收装置，以此解答该题．

解答 解：（1）浓硫酸可以干燥氯气和氯化氢，根据冒出气泡的速率来控制气体硫酸，使氯气和氯化氢混合均匀，
故答案为：②均匀混合气体；③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应大于或等于4，
故答案为：大于或等于4；
（3）氯气能将碘化钾氧化为碘单质，KI饱和溶液及KI粉末可除去过量的氯气，故答案为：吸收过量的氯气；
（4）E装置在吸收氯化氢时可防止倒吸，故选CD，故答案为：CD；
（5）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，应生成碳，反应的化学方程式为CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，
故答案为：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
（6）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，反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，只有一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，故选AB，
故答案为：分液；AB．

点评 本题考查了物质制备和性质实验设计，主要考查了氯气的制备以及甲烷与氯气的取代反应，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和对基础知识的综合应用能力．