Question

如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣（體積比為1∶4）的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解度可以忽略。將封閉有甲烷和氯氣混合氣體的裝置放置在有光亮的地方，讓混合氣體緩慢地反應一段時間。

（1）假設甲烷與氯氣反應充分，且只產生一種有機物，請寫出化學方程式：______________________________________________。
（2）若題目中甲烷與氯氣的體積之比為1∶1，則得到的產物為____（填字母編號）。
A．CH₃Cl　HCl
B．CCl₄　HCl
C．CH₃Cl　CH₂Cl₂
D．CH₃Cl　CH₂Cl₂　CHCl₃　CCl₄　HCl
（3）經過幾個小時的反應后，U形管右端的水柱變化是________
（填字母編號）。
A．升高    B．降低      C．不變    D．無法確定
（4）若水中含有Na₂SiO₃，則在U形管左端會觀察到________________________________。
（5）右端玻璃管的作用是_______________________________。

Answer 1

（1）CH₄＋4Cl₂CCl₄＋4HCl
（2）D
（3）B
（4）有白色膠狀沉淀生成
（5）平衡氣壓

（1）因Cl₂足量，若充分反應，則CH₄中的四個H原子可完全被取代，生成CCl₄和HCl，CH₄＋4Cl₂CCl₄＋4HCl。
（2）甲烷與氯氣的取代反應，是四步反應同時發生，故得到四種氯代產物和HCl。
（3）甲烷和氯氣在光照的條件下發生取代反應，U形管左側生成的氯化氫氣體易溶于水，壓強減小，U形管右側液面下降，左側液面上升。
（4）因左側生成HCl溶于水后發生反應
2HCl＋Na₂SiO₃=H₂SiO₃↓＋2NaCl，
所以觀察到有白色膠狀沉淀生成。
（5）為了平衡氣壓，在U形管右側插有一個玻璃管。