Question

利用甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業上已成為現實。某化學興趣小組通過在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：

（1） B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③                       
（2） 設V(Cl₂)/V(CH₄)=x，若理論上欲取代反應獲得最多的氯化氫則x≥        

（3） D裝置的石棉中均勻混有KI粉末其作用是                     。
（4） 在C裝置中，經過一段時間的強光照射，發現硬質玻璃管內壁有黑色小顆粒產生，寫出置換出黑色小顆粒的化學方程式                          。
（5） E裝置中除鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為            。
A.分液法       B.蒸餾法      C.萃取分液法        D.結晶法
（6）該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣主要成分為         （填編號）
A、CH₄       B、CH₃Cl     C、CH₂Cl₂          D、CHCl₃

Answer 1

(12分) （每空2分）（1）干燥甲烷和氯氣 （2）4  （3） 除去未反應掉的氯氣
（4）CH₄+2Cl₂C+4HCl  （5）A  （6）A 、B

試題分析：（1）濃硫酸具有吸水性，而生成的氯氣中含有水，所以B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外，還具有干燥作用。
（2）氯氣與甲烷發生取代反應，反應特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，如果設V(Cl₂)/V(CH₄)＝x，因此理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應保證甲烷被完全取代，即x≥4。
（3）氯氣具有氧化性，KI中－1價的碘能被氯氣氧化，產物為氯化鉀固體和碘單質，所以，D裝置的石棉中均勻混有KI粉末的作用是吸收過量的氯氣。
（4）甲烷與氯氣反應生成一氯甲烷的方程式為 CH₄+2Cl₂C+4HCl。
（5）E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有二氯甲烷、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，可用分液分開，答案選A。
（6）反應生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，只有一氯甲烷是氣體，另外還可能有過量的甲烷，即尾氣的主要成分是一氯甲烷和甲烷，答案選AB。
點評：該題是基礎性試題的考查，難度不大，明確甲烷的化學性質是答題的關鍵。該類試題主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規范性和準確及靈活運用知識解決實際問題的能力。