Question

【题目】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。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

根据设计要求回答：

（1）B装置有三种功能：①均匀混合气体；②_____________③_____________。

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

（3）E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出有机物的最佳方法为________。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________(填编号)。

a．CH4　 b．CH3Cl　 c．CH2Cl2　 d．CHCl3　 e．CCl4

（4）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是___________________。

（5）E装置的作用是___________________(填编号)。

A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢

（6）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_____________________________________________。

Answer 1

【答案】 控制气流速度 干燥混合气体 大于或等于4 分液 ab 吸收过量的氯气 CD CH4 + 2Cl2C + 4HCl

【解析】（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有均匀混合气体之外，还有控制气流速度的作用。又因为浓硫酸具有吸水性，还具有干燥混合气体的作用；（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V(Cl2)/V(CH4)＝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。（3）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，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，答案选ab；（4）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气。（5）装置中最后剩余的氯化氢气体需要吸收不能排放到空气中，氯化氢易溶于水需要防止倒吸，答案选CD；（6）黑色小颗粒是碳，该反应是置换反应，反应的方程式为CH4+2Cl2C+4HCl。