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：

試回答下列問題：

(1)請寫出C裝置中生成CH2Cl2的化學方程式：_________________________________。

有人認為E中有氯化氫產生，不能證明甲烷與氯氣發生了取代反應，你認為他的看法___________(填“正確”或“不正確”)。

(2)B裝置有三種功能：①混勻混合氣體；②___________；③___________。

(3)D裝置的名稱為___________，其作用是___________。

(4)E裝置中除鹽酸外，還含有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為___________(填字母)。

a.分液法 b.蒸餾法 c.結晶法

(5)將1mol CH4與Cl2發生取代反應，充分反應后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機產物的物質的量依次增大0.1mol，則參加反應的Cl2的物質的量為___________，生成HCl的總物質的量為______。

Answer 1

【答案】CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl 正確 控制氣流速率 干燥氣體 干燥管 防止倒吸 a 3 mol 3 mol

【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) 光照條件下，氯氣和甲烷發生取代反應生成二氯甲烷和氯化氫，反應方程式為CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl，在強光照射下，氯氣與甲烷發生置換反應CH4+2Cl2 C+4HCl，也有氯化氫生成，所以E中有氯化氫產生，不能證明甲烷與氯氣發生了取代反應，

故答案為：CH4+2Cl2 C+4HCl；正確；

(2) 濃硫酸具有吸水性，因為甲烷和氯氣中含有水蒸氣，所以濃硫酸干燥混合氣體；通過觀察氣泡能控制氣流速率，

故答案為：控制氣流速率；干燥氣體；

(3)裝置D為干燥管，起防倒吸作用，

故答案為：干燥管；防止倒吸；

(4) E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有有機物，由于有機物都難溶于水，是互不相溶的兩層液體物質，所以從E中分離出鹽酸的最佳方法是分液，選a，

故答案為：a；

(5) 將1 mol CH4與Cl2發生取代，四種有機產物的物質的量依次增大0.1mol，設生成CH3Cl的物質的量為x，則CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物質的量分別為（x+0.1）、（x+0.2）、（x+0.3），根據碳原子守恒，有x+（x+0.1）+（x+0.2）+（x+0.3）=1，解得x=0.1，

所以四種有機產物的物質的量分別為0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，

則根據取代反應的特點，消耗的氯氣的物質的量是0.1mol×1+0.2mol×2+0.3mol×3+0.4mol×4=3mol；

生成HCl的總物質的量等于參加反應的氯氣的物質的量為3mol，

故答案為：3 mol；3 mol。