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圖所示：

根據要求填空：
（1）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③

干燥混合氣體

．
（2）設

V(CI2)

V(CH4)

=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應

大于或等于4

．
（3）E裝置的作用是

CD

（填編號）．
A．收集氣體  B．吸收氯氣C．防止倒吸  D．吸收氯化氫
（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：

CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl

．
（5）E裝置除生成鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為

分液

．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

a，b

（填編號）
a．CH₄　　b．CH₃Cl　　c．CH₂Cl₂　　d．CHCl₃　　e．CCl₄．

Answer 1

分析：實驗室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下發生反應生成Cl₂，Cl₂經干燥后和甲烷在光照條件下發生取代反應，生成多種氯代烴和HCl，在強光照射下可發生CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl，生成的黑色小顆粒為炭黑，最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機物可用分液的方法分離．

解答：解：（1）生成的氯氣中含有水，B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外，因濃硫酸具有吸水性，還具有干燥作用，故答案為：干燥混合氣體；
（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，設

V(CI2)

V(CH4)

=x，若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，x應大于或等于4，故答案為：大于或等于4；
（3）生成的HCl極易溶于水，導致干燥管可起到防止倒吸的作用，故答案為：CD；
（4）生成的黑色小顆粒為炭黑，在強光照射下可發生CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl，故答案為：CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl；
（5）最后從D中分離出的氣體有HCl易溶于水，可用分液的方法分離，可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等氣體，應進行尾氣處理，
故答案為：分液；a、b．

點評：本題考查氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應，題目難度中等，本題注意把握題給信息，易錯點為（4），注意把握產物的判斷．