Question

1．在光照条件下，将1molCH₄ 与Cl₂ 反应，得到等物质的量的4种取代物，则生成各种有机物的物质的量各为多少mol？消耗掉多少mol Cl₂ ？生成多少mol HCl？（写出计算过程）．

Answer 1

分析 先根据碳原子守恒计算四种有机物的物质的量，然后根据取代反应特点：用1个氯原子取代1个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢，依据碳、氢原子个数守恒计算消耗氯气的物质的量，以及生产的HCl．

解答 解：1mol CH₄与Cl₂光照下发生充分反应，生成相同物质的量的4种取代物，所以生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄的物质的量都是0.25mol，因为甲烷与氯气发生取代反是用1个氯原子取代1个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢，所以CH₄与Cl₂发生取代反应中消耗的氢原子和氯气分子的个数比是1：1，
所以所需的氯气的物质的量为：0.25mol×1+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol，
该四种取代物中n（Cl）=0.25mol×（1+2+3+4）=2.5mol，可知被取代的H原子的物质的量为n（H）=2.5mol，即生成的HCl的物质的量为2.5mol．
答：生成各种有机物的物质的量各为0.25mol；消耗掉2.5mol Cl₂ ；生成2.5mol HCl．

点评 本题考查的是甲烷和氯气的取代反应，明确取代反应中被取代的氢原子的物质的量与氯气分子的物质的量的关系是解本题的关键，注意原子个数守恒的应用，题目难度不大．