Question

【题目】利用CH4与Cl2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，某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图所示。根据要求填空：

（1）实验室制取Cl2的化学反应方程式为__________。

（2）设V(Cl2)/V(CH4)=x，若理论上欲获得最多的HCl，则x的取值范围为____。

（3）B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；③___________。

（4）D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是___________________。

（5）E装置的作用是____(填字母，双选)。

A．收集气体 B．吸收Cl2

C．防止倒吸 D．吸收HCl

（6）E装置制得的盐酸中还含有有机物，将两者分离的最佳方法为________。

（7）该装置还存在缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是____(填字母，双选)。

A．CH4　 B．CH3Cl　 C．CH2Cl2　D．CHCl3　E.CCl4

Answer 1

【答案】4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O大于或等于4干燥混合气体吸收未参加反应的氯气CD分液AB

【解析】

A装置为制取Cl2的发生装置。B装置可以除去水蒸气,并将甲烷和氯气混合均匀,同时还可以通过控制产生气泡的快慢调节气体的流速。C装置为CH4与Cl2的反应装置。D装置的作用是吸收未参加反应的Cl2。E装置可以吸收产物HCl制取盐酸,还可以防止液体倒吸避免危险。根据CH4与Cl2的反应可知欲获得较多的HCl,也就是使CH4中的H原子全部转化为HCl,此时消耗的Cl2的物质的量至少是CH4物质的量的4倍。未参加反应的Cl2被D装置吸收,生成的HCl被E装置吸收,取代产物CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体,故该实验的尾气主要有未参加反应的CH4和反应生成的CH3Cl。

（1）A装置为制取Cl2的发生装置，利用的是实验室法制取Cl2。用浓盐酸和二氧化锰反应生成氯化锰、氯气和水，其化学反应方程式为4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。答案：4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。

（2）B装置可以除去水蒸气,并将甲烷和氯气混合均匀,同时还可以通过控制产生气泡的快慢调节气体的流速。C装置为CH4与Cl2的反应装置。根据CH4与Cl2的反应可知欲获得较多的HCl,也就是使CH4中的H原子全部转化为HCl,此时消耗的Cl2的物质的量至少是CH4物质的量的4倍。V(Cl2)/V(CH4)4， x的取值范围为大于或等于4。

（3）B装置可以除去水蒸气,并将甲烷和氯气混合均匀,同时还可以通过控制产生气泡的快慢调节气体的流速。所以B装置的三种功能为：①控制气体流速；②将气体混合均匀；③干燥混合气体。答案：干燥混合气体。

（4）D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末可以和氯气反应，所以，其作用是吸收未参加反应的Cl2，防止溢出污染环境。答案：吸收未参加反应的氯气。

（5）E装置的作用是防止倒吸同时还可以吸收没反应的HCl。答案：CD。

（6）E装置制得的盐酸外还有取代产物CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体,因为CH2Cl2、CHCl3、CCl4和水不互溶，将两者分离的最佳方法为分液。

（7）该装置尾气的主要成分是未参加反应的CH4和反应生成的CH3Cl气体，两者不溶于水，所以 还应设置尾气处理装置。答案：AB。