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。某化學興趣小組通過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)B裝置有三種功能：①控制氣流速度； ②均勻混合氣體； ③____________。

(2)設V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x取值范圍________。

(3)E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

(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：_______________________________________。

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

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)。

A CH4 　　 　 B CH3Cl　　 　 C CH2Cl2 D CHCl3　 　 E CCl4

Answer 1

【答案】干燥混合氣體 大于或等于4 CD CH4 + 2Cl2 C + 4HCl 分液 ab

【解析】

在加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應生成氯氣，濃硫酸具有吸水性，可以作干燥劑，C中甲烷和氯氣在光照條件下發生取代反應生成氯代烴和HCl，尾氣中含有氯化氫，氯化氫能溶于水、堿性溶液，所以E裝置是處理尾氣，倒置的干燥管能防倒吸，據此分析解答。

（1）裝置B中盛放濃硫酸，它具有吸水性，因為甲烷和氯氣中含有水蒸氣，所以濃硫酸可以均勻并干燥混合氣體；通過觀察氣泡能控制氣流速率，

故答案為：干燥混合氣體；

（2）根據CH4與Cl2的反應可知欲獲得較多的HCl，也就是使CH4中的H原子全部轉化為HCl，此時消耗的Cl2的物質的量至少是CH4物質的量的4倍，即x的取值范圍為：大于或等于4；

（3）E裝置可吸收氯化氫，還可防止倒吸，故CD項正確，答案選CD；

（4）黑色小顆粒為C，則該反應的化學方程式為：CH4 + 2Cl2 C + 4HCl；

（5）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；反應生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，只有一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷氣體，故ab正確，答案為：分液；ab。