Question

【題目】如圖是某同學利用注射器設計的簡易實驗裝置。甲管中吸入10 mL CH4,同溫同壓下乙管中吸入50 mL Cl2,將乙管氣體推入甲管中,將注射器用日光照射一段時間。

(1)下列是某同學預測的實驗現象:

①氣體最終變為無色;

②實驗過程中,甲管活塞向內移動;

③甲管內壁有油珠;

④產生火花。

其中正確的是 。

(2)甲管中發生的化學反應類型為 。

(3)反應后,甲管中剩余氣體最好用下列的 吸收。

A.水 B.氫氧化鈉溶液

C.硝酸銀溶液 D.飽和食鹽水

(4)反應后,若將甲管中的物質推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到 ,若用pH試紙測量甲管中溶液的酸堿性,可觀察到pH試紙變 色。

Answer 1

【答案】(1)②③ (2)取代反應 (3)B

(4)液體分為兩層,產生白色沉淀 紅

【解析】在光照下,甲烷與氯氣發生連鎖反應:

CH4+Cl2CH3Cl+HCl,

CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,

CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,

CHCl3+Cl2CCl4+HCl。

(1)理論上,甲烷與氯氣體積比為1∶4時二者恰好完全反應,而該注射器里氯氣與甲烷體積比為5∶1>4∶1,說明氯氣過量,最終氣體中仍有氯氣。該反應進行緩慢,不會產生火花。產物中只有氯化氫和一氯甲烷為氣體,所以氣體的總物質的量減小,內部壓強減小,甲管活塞向內移動。

(2)甲烷分子中的四個氫原子可被氯原子逐一取代,故甲管中發生的是取代反應。

(3)剩余氣體中含有氯氣和氯化氫,可用氫氧化鈉溶液吸收剩余氣體。

(4)生成的HCl會與AgNO3反應生成AgCl白色沉淀,同時因CH2Cl2、CHCl3、CCl4難溶于水而看到液體分為兩層,溶液呈酸性,pH試紙變為紅色。