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) C裝置中CH4與Cl2生成一氯代物的化學反應方程式____________________________。

(2)B裝置有三種功能：①使氣體混合均勻；②______________ ；③______________。

(3)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收氣體中的某成分，兩者反應的化學方程式是________________________________。

(4)E裝置未直接用導管而改用球型干燥管的主要目的是_________________。

(5)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_________(填操作名稱)。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__________________(填化學式)。

(6)將1 mol CH4與Cl2發生取代反應，測得4種有機取代產物的物質的量相等，則消耗的氯氣的物質的量是___________。

Answer 1

【答案】CH4+Cl2CH3Cl+HCl 干燥氣體 控制氣流速度 2KI+Cl2=2KCl+I2 防止倒吸 分液 CH4 、CH3Cl 2.5mol

【解析】

(1)CH4與Cl2在光照條件下發生取代反應，其中甲烷中一個H被一個Cl取代生成一氯甲烷，化學反應方程式為CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

(2)B裝置中有濃硫酸，作用是干燥氣體，同時可以根據產生氣泡的速率控制氣流的速度，所以三種功能為：①使氣體混合均勻；②干燥氣體；③控制氣流速度；

(3)A裝置中反應生成氯氣，氯氣與KI反應，化學方程式是2KI+Cl2=2KCl+I2；

(4)干燥管中部比較粗，可以防止液體倒吸；

(5)因為生成的有機物難溶于水，所以分離出有機物的方法是分液；甲烷與氯氣發生取代反應，生成的有機物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷為液態，所以尾氣主要成分為CH4、CH3Cl；

(6)取代反應中，每取代1molH，消耗1molCl2，生成的四種取代產物均為0.25mol，則被被取代的H原子物質的量一共為：0.25+0.25×2+0.25×3+0.25×4=2.5mol，則消耗的氯氣的物質的量是2.5mol。