Question

【題目】某化工廠利用甲烷與氯氣反應得到的副產品來制取鹽酸實現了變廢為寶的夢想，其生產原理可在實驗室中模擬如下，請根據要求填空：

（1）寫出裝置A中發生反應的化學方程式_____；

（2）B裝置的三種功能是①干燥混合氣體，②使氣體混合均勻，③_____；

（3）設=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應___；

（4）在C裝置中，經過一段時間的強光照射后，發現硬質玻璃管內壁附著有油珠，寫出生成產物中密度最大的物質的化學方程式___；

（5）D裝置的作用是___(填編號)；

A．收集氣體 B．吸收氯氣 C．防止倒吸 D．吸收氯化氫

（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)。

①CH4 ②CH3Cl ③CH2Cl2 ④CHCl3 ⑤CCl4

Answer 1

【答案】MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 控制氣體流速 大于或等于4 CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl CD ①②

【解析】

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，生成多種氯代甲烷和HCl，生成產物中密度最大的物質為四氯化碳，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，

（1）MnO2和HCl（濃）共熱反應生成MnCl2、Cl2和水；

（2）依據氣體冒出速率可知氣體的流速，濃硫酸可以干燥氯氣和甲烷；

（3）甲烷可以和氯氣發生取代反應，產物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應保證甲烷中H被完全取代；

（4）在C裝置中，經過一段時間的強光照射后，發現硬質玻璃管內壁有油珠附著，生成產物中密度最大的物質為CCl4；

（5）裝置C中反應生成的HCl用水吸收獲得鹽酸，由于氯化氫極易溶于水需要防止倒吸；

（6）甲烷可以和氯氣發生取代反應，產物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；生成的HCl溶于水生成鹽酸；尾氣中含有一氯甲烷、甲烷、氯氣。

（1）MnO2能將HCl（濃）氧化為Cl2，反應方程式為：MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O，故答案為：MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O。

（2）生成的氯氣中含有H2O（g），因濃硫酸具有吸水性，B裝置除具有干燥混合氣體、均勻混合氣體之外，還可以根據觀察氣泡控制氣流速度的作用，故答案為：控制氣流速度。

（3）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=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應保證甲烷中H被完全取代，x應大于或等于4，故答案為：≥4。

（4）在C裝置中，經過一段時間的強光照射后，發現硬質玻璃管內壁有油珠附著，生成產物中密度最大的物質為CCl4，甲烷和氯氣發生取代反應生成密度最大的物質的化學方程式為：CH4+4Cl2CCl4+4HCl，故答案為：CH4+4Cl2CCl4+4HCl。

（5）裝置C中反應生成的HCl用水吸收獲得鹽酸，由于氯化氫極易溶于水需要防止倒吸，故答案為：CD。

（6）甲烷可以和氯氣發生取代反應，產物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷為氣態，反應生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，所以尾氣的主要成分是未反應的甲烷、Cl2和生成的一氯甲烷氣體，應進行尾氣處理，故答案為：①②。