Question

【題目】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。某化學興趣小組在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：

根據設計要求回答：

(1)A中發生反應的離子方程式為：______________________________

(2)B裝置有三種功能：①均勻混合氣；②干燥混合氣體；③______________。

(3)設V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應≧________。

(4)E裝置的作用是________________________________。

(5)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，寫出生成黑色小顆粒的化學方程式___________________________________。

(6)D裝置中的石棉上放較多的KI粉末，其作用為________________________________。

(7)E裝置除生成鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出有機物的最佳方法為________。

Answer 1

【答案】MnO2 + 4H++ 2Cl- ===Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O 控制氣流速度（或調整混合氣的比例） 4 吸收氯化氫和防止倒吸 CH4＋2Cl2C＋4HCl 除去未反應的氯氣 分液

【解析】

A裝置為制取氯氣的發生裝置，B裝置可以除去水蒸氣，可以混合甲烷和氯氣，同時還可以通過產生氣泡的快慢調節氣體的流速；由于上述過程中產生的氯氣和HCl均易導致大氣污染，所以E的作用是吸收尾氣。

（1）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應生成氯化錳、氯氣和水，反應的離子方程式為MnO2 + 4H++ 2Cl- Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O，故答案為：MnO2 + 4H++ 2Cl- Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O；

（2）B裝置可以均勻混合氣、干燥混合氣體和控制氣流速度（或調整混合氣的比例），故答案為：控制氣流速度（或調整混合氣的比例）；

（3）根據甲烷與氯氣的反應可知欲獲得較多的HCl，也就是使甲烷中的氫原子全部轉化為HCl，此時消耗的氯氣的物質的量至少是甲烷物質的量的4倍，故答案為：4；

（4）E能吸收氯化氫且能防止倒吸，所以E裝置作用是吸收氯化氫和防止產生倒吸，故答案為：吸收氯化氫和防止倒吸；

（5）由題意可知，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為炭黑，說明光照條件下，氯氣和甲烷發生取代反應生成黑色小顆粒碳和氯化氫，反應方程式為CH4＋2Cl2C＋4HCl，故答案為：CH4＋2Cl2C＋4HCl；

（6）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質，KI飽和溶液及KI粉末可除去過量的未反應氯氣，故答案為：除去未反應的氯氣；

（7）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，能分層，可用分液分開，故答案為：分液。