Question

【題目】利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實。某化學(xué)興趣小組在實驗室中模擬上述過程，其設(shè)計的模擬裝置如下：

根據(jù)設(shè)計要求回答：

(1)A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：______________________________

(2)B裝置有三種功能：①均勻混合氣；②干燥混合氣體；③______________。

(3)設(shè)V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)≧________。

(4)E裝置的作用是________________________________。

(5)在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出生成黑色小顆粒的化學(xué)方程式___________________________________。

(6)D裝置中的石棉上放較多的KI粉末，其作用為________________________________。

(7)E裝置除生成鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出有機(jī)物的最佳方法為________。

Answer 1

【答案】MnO2 + 4H++ 2Cl- ===Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O 控制氣流速度（或調(diào)整混合氣的比例） 4 吸收氯化氫和防止倒吸 CH4＋2Cl2C＋4HCl 除去未反應(yīng)的氯氣 分液

【解析】

A裝置為制取氯氣的發(fā)生裝置，B裝置可以除去水蒸氣，可以混合甲烷和氯氣，同時還可以通過產(chǎn)生氣泡的快慢調(diào)節(jié)氣體的流速；由于上述過程中產(chǎn)生的氯氣和HCl均易導(dǎo)致大氣污染，所以E的作用是吸收尾氣。

（1）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的離子方程式為MnO2 + 4H++ 2Cl- Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O，故答案為：MnO2 + 4H++ 2Cl- Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O；

（2）B裝置可以均勻混合氣、干燥混合氣體和控制氣流速度（或調(diào)整混合氣的比例），故答案為：控制氣流速度（或調(diào)整混合氣的比例）；

（3）根據(jù)甲烷與氯氣的反應(yīng)可知欲獲得較多的HCl，也就是使甲烷中的氫原子全部轉(zhuǎn)化為HCl，此時消耗的氯氣的物質(zhì)的量至少是甲烷物質(zhì)的量的4倍，故答案為：4；

（4）E能吸收氯化氫且能防止倒吸，所以E裝置作用是吸收氯化氫和防止產(chǎn)生倒吸，故答案為：吸收氯化氫和防止倒吸；

（5）由題意可知，在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒為炭黑，說明光照條件下，氯氣和甲烷發(fā)生取代反應(yīng)生成黑色小顆粒碳和氯化氫，反應(yīng)方程式為CH4＋2Cl2C＋4HCl，故答案為：CH4＋2Cl2C＋4HCl；

（6）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)，KI飽和溶液及KI粉末可除去過量的未反應(yīng)氯氣，故答案為：除去未反應(yīng)的氯氣；

（7）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，故答案為：分液。