Question

【題目】利用甲烷與氯氣發生取代反應，同時獲得副產品鹽酸的設想在工業上已成為現實。某化學興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：

根據要求填空：

（1）A裝置發生反應的離子方程式是_________________________________。C裝置中CH4與Cl2生成一氯代物的化學反應方程式是___________________________ 。

（2）導管a的作用是____________。儀器b的名稱是____________。

（3）D裝置中的石棉上均勻附著潮濕的KI，其作用是______________ 。

（4）E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有有機物。從E中分離出鹽酸的最佳方法為__________E裝置的作用是____________。（填序號）。

A．收集氣體 B．吸收氯氣 C．防止倒吸 D．吸收氯化氫

（5）該裝置的缺陷是沒有進行尾氣處理，其尾氣的主要成分是_______.

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

（6）在一定條件下甲烷也可用于燃料電池。下圖是甲烷燃料電池的原理示意圖：

若正極的反應式為O2+4e－＋4H+＝2H2O，則負極反應式為___________________；

Answer 1

【答案】MnO2 + 4H+ + 2Cl－Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O CH4 ＋ Cl2CH3Cl＋HCl 平衡氣壓，使液體能夠順利流下 干燥管 除去過量的氯氣 分液 C D A B CH4－8e－＋2H2O＝CO2＋8H+

【解析】

（1）A中二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣、水；C裝置中CH4與Cl2光照反應生成一氯甲烷和氯化氫；（2）根據裝置圖，導管a把燒瓶與分液漏斗上口連在一起，使燒瓶與與分液漏斗中的壓強保持一致；根據裝置圖分析儀器b的名稱；（3）D裝置中潮濕的KI與氯氣反應生成氯化鉀和碘單質；（4）進入E裝置的物質有甲烷、氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等有機物，甲烷、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳難溶于水，氯化氫易溶于水；（5）甲烷、一氯甲烷均為難溶于水的氣體；（6）甲烷燃料電池的負極是甲烷失電子生成二氧化碳氣體。

（1）A中二氧化錳與濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣、水，反應的離子方程式是MnO2 + 4H+ + 2Cl－Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O；C裝置中CH4與Cl2光照反應生成一氯甲烷和氯化氫，反應方程式是CH4 ＋ Cl2 CH3Cl＋HCl；（2）根據裝置圖，導管a把燒瓶與分液漏斗上口連在一起，使燒瓶與與分液漏斗中的壓強保持一致，所以導管a的作用是平衡氣壓，使液體能夠順利流下；根據裝置圖，儀器b的名稱是干燥管；（3）D裝置中潮濕的KI與氯氣反應生成氯化鉀和碘單質，D的作用是除去過量的氯氣；（4）進入E裝置的物質有氯化氫、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和甲烷，有機物難溶于水、氯化氫易溶于水，所以從E中分離出鹽酸的最佳方法為分液，E裝置的作用是防止倒吸、吸收氯化氫，故選CD；（5）甲烷、一氯甲烷均為難溶于水的氣體，所以經過E裝置后的氣體中含有CH4 、CH3Cl；（6）甲烷燃料電池的負極是甲烷失電子生成二氧化碳氣體，負極反應式是CH4－8e－＋2H2O＝CO2＋8H+。