Question

3．CH₃Cl為無色，略帶臭味的氣體，密度為2.25g/L，熔點為-24.2℃，不易溶于水，易溶于乙醇和丙醇等有機溶劑．
Ⅰ．實驗室制取CH₃Cl的原理是CH₃OH+HCl（濃）$→_{△}^{ZnCl_{2}}$ CH₃Cl+H₂O．具體步驟如下：
①干燥ZnCl₂晶體；
②稱取24g研細的無水ZnCl₂和量取20mL濃鹽酸放入圓底燒瓶，同時量取一定量的甲醇放入分液漏斗中；
③將分液漏斗里的甲醇逐滴滴入燒瓶中并加熱，待ZnCl₂完全溶解后有CH₃Cl氣體逸出，可用排水法收集．
請回答：
（1）實驗室干燥ZnCl₂晶體制得無水ZnCl₂的方法是在干燥的HCl氣氛中加熱
（2）反應(yīng)過程中滴入燒瓶中甲醇的體積比鹽酸少（甲醇與濃鹽酸的物質(zhì)的量濃度接近）其理由是增大鹽酸的量以提高甲醇的轉(zhuǎn)化率．
（3）實驗室為何用排水法收集CH₃Cl？CH₃Cl不易溶于水，用排水法可除去HCl、CH₃OH等雜質(zhì)氣體
Ⅱ．據(jù)某資料記載，CH₄分子中的一個H原子被Cl原子取代后，其穩(wěn)定性受到影響，可被強氧化劑酸性高錳酸鉀氧化．現(xiàn)有四只洗氣瓶；分別盛有以下試劑：
A.1.5%KMnO₄（H⁺）溶液；      B．蒸餾水；C.5%Na₂SO₃溶液；         D.98%H₂SO₄
（1）為證實這一理論的可靠性，請從上面選擇最恰當(dāng)?shù)南礆馄�，將a裝置生成的氣體依次通過洗氣瓶BAC （填洗氣瓶編號），如果觀察到A紫色褪去 則證實上述資料的正確性．
（2）寫出洗氣瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式（C元素的氧化產(chǎn)物為CO₂）：10CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=14Mn²⁺+10CO₂↑+5Cl₂↑+36H₂O、SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2Cl^-+H⁺
（3）如果CH₃Cl是大氣的污染物，上述洗氣瓶之后還應(yīng)接一只盛乙醇 的洗氣瓶．
（4）某小組同學(xué)取VmL被CH₃Cl污染的水樣與錐形瓶中，用0.10mol•L^-1酸性KMnO₄溶液進行滴定，實驗所得數(shù)據(jù)如表所示：

滴定次數(shù)	1	2	3	4
消耗KMnO4溶液體積/mL	20.90	20.02	20.00	19.98

第一次實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成這種異常的原因可能是bd  （填字母代號）．
a．錐形瓶洗凈后未干燥          b．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗
c．滴定過程中振蕩錐形瓶時有液體濺出      d．滴定終點時仰視讀數(shù)．

Answer 1

分析 本題是利用甲醇與濃鹽酸反應(yīng)制備CH₃Cl，涉及具體的制備過程是先在干燥的HCl氣流中加熱ZnCl₂晶體得到無水ZnCl₂，再將無水ZnCl₂和量取20mL濃鹽酸放入圓底燒瓶并滴加一定量的甲醇，經(jīng)加熱后會有CH₃Cl生成，因CH₃Cl中混有揮發(fā)出的HCl及甲醇，選擇排水法收集生成的氣體的同時還可以除雜，另外還探究了的穩(wěn)定性及含有CH₃Cl尾氣的處理；
Ⅰ．（1）因ZnCl₂晶體直接加熱時，因Zn²⁺水解，如果直接加熱最終得到的是Zn（OH）₂，因此要用濃鹽酸或HCl氣體抑制其水解的同時加熱；
（2）當(dāng)有兩種反應(yīng)物參加反應(yīng)時，可通過提高一種反應(yīng)物的量提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；
（3）因反應(yīng)混合物中的鹽酸和甲醇均易揮發(fā)，生成的CH₃Cl中會混有揮發(fā)出的雜質(zhì)，同時CH₃Cl難溶于水，選用排水法收集的同時還會有除雜的作用；
Ⅱ．（1）如果CH₃Cl能被酸性高錳酸鉀氧化，則酸性高錳酸鉀溶液本身會褪色，同時可能會生成CO₂和Cl₂，因此要注意尾氣的處理；
（2）CH₃Cl經(jīng)過酸性高錳酸鉀的洗氣瓶會被氧化成CO₂和Cl₂，生成的Cl₂可選擇Na₂SO₃溶液，利用氯氣的氧化性，將Na₂SO₃氧化為Na₂SO₄；
（3）因CH₃Cl易溶于乙醇和丙醇等有機溶劑，因此的尾氣可選擇有機溶劑吸收；
（4）根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析不當(dāng)操作對V（標(biāo)準(zhǔn)）的影響，以此判斷濃度的誤差．

解答 解：Ⅰ．（1）在加熱ZnCl₂晶體時可選擇通HCl氣體抑制其水解，故答案為：在干燥的HCl氣氛中加熱；
（2）為了提高甲醇的利用率，可以適當(dāng)增加鹽酸的量，故答案為：增大鹽酸的量以提高甲醇的轉(zhuǎn)化率；
（3）因CH₃Cl中混有易溶于水的雜質(zhì)氣體，用排水法可以即除雜又可收集，故答案為：CH₃Cl不易溶于水，用排水法可除去HCl、CH₃OH等雜質(zhì)氣體；
Ⅱ．（1）如果CH₃Cl能被強氧化劑酸性高錳酸鉀氧化，可選擇先通過盛有水的洗氣瓶除去可能混合有的HCl和甲醇，再通過盛有的酸性高錳酸鉀洗氣瓶，溶液的紫色會褐去，最后通過盛Na₂SO₃的洗氣瓶吸收生成的氯氣防污染，故答案為：BAC；A紫色褪去；
（2）酸性高錳酸鉀氧化CH₃Cl會生成CO₂和Cl₂，同時自身被還原成Mn²⁺，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為10CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=14Mn²⁺+10CO₂↑+5Cl₂↑+36H₂O，生成的氯氣經(jīng)過Na₂SO₃的洗氣瓶會氧化Na₂SO₃為Na₂SO₄，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2Cl^-+H⁺，
故答案為：10CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=14Mn²⁺+10CO₂↑+5Cl₂↑+36H₂O、SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2Cl^-+H⁺；
（3）CH₃Cl易溶于乙醇和丙醇等有機溶劑，可選擇酒精吸收CH₃Cl的尾氣，故答案為：乙醇；
（4）a．錐形瓶洗凈后未干燥，待測液的物質(zhì)的量不變，對V（標(biāo)準(zhǔn)）無影響，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，c（標(biāo)準(zhǔn)）不變，故a錯誤；
b．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，標(biāo)準(zhǔn)液的濃度偏小，造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，c（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，故b正確；
c．滴定過程中振蕩錐形瓶時有液體濺出，造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏小，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，c（標(biāo)準(zhǔn)）偏小，故c錯誤；
d．滴定終點時仰視讀數(shù)，造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，c（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，故d正確；
故選bd．

點評 本題考查了甲醇和濃鹽酸混合加熱制一氯甲烷的實驗原理，涉及實驗操作、鹽類水解、物質(zhì)的性質(zhì)檢驗及反應(yīng)原理的探究，綜合性較強，但基礎(chǔ)性知識偏多，難度不大，離子方程式的書寫錯誤率可能偏高點．