Question

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(shí)．某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程．其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下：

根據(jù)要求填空：
（1）制備Cl₂時(shí)，先檢查裝置氣密性，接下來的操作依次是

 

（填序號(hào)）．
A、往燒瓶中加入MnO₂粉末 B、加熱 C、往燒瓶中加入稀鹽酸
（2）B裝置有三種功能：①均勻混合氣體；②

 

；③

 

．
（3）設(shè)

V(Cl2)

V(CH4)

=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值為

 

．
（4）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是

 

．
（5）E裝置的作用是

 

（填編號(hào)）．
A、收集氣體 B、吸收氯氣C、防止倒吸D、吸收氯化氫
（6）E裝置除生成鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為

 

（填分離方法名稱）．
（7）該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為

 

（填編號(hào)）．
A、CH₄  B、CH₃Cl C、CH₂Cl₂ D、CHCl₃ E、CCl₄
（8）制備Cl₂反應(yīng)會(huì)因鹽酸濃度下降而停止．為測(cè)定反應(yīng)殘余液中鹽酸的濃度，可采用鹽酸中和滴定法．用

 

（“酸式”或“堿式”）滴定管量取試樣20.0mL，用0.10mol?L^-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗22.00mL，該次滴定測(cè)得試樣中鹽酸濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：

分析：實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cl₂，Cl₂經(jīng)干燥后和甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種氯代烴和HCl，在強(qiáng)光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl，生成的黑色小顆粒為炭黑，最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機(jī)物可用分液的方法分離．
（1）制備氯氣時(shí)先在燒瓶中加二氧化錳，再通過分液漏斗加濃鹽酸，然后加熱；
（2）濃硫酸可以干燥氯氣和氯化氫，根據(jù)冒出氣泡的速率來控制氣體硫酸；
（3）甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物為氯化氫和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（4）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)；
（5）裝置中最后進(jìn)行尾氣處理，氯化氫易溶于水需要防止倒吸；
（6）最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機(jī)物可用分液的方法分離；
（7）尾氣中含有一氯甲烷，還可能有過量的甲烷；
（8）鹽酸應(yīng)該用酸式滴定管量��；鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)，二者的物質(zhì)的量相等，根據(jù)已知數(shù)據(jù)據(jù)此計(jì)算．

解答： 解：（1）制備氯氣時(shí)先在燒瓶中加二氧化錳，再通過分液漏斗加濃鹽酸，然后加熱，所以操作順序?yàn)锳、C、B；
故答案為：A、C、B；
（2）生成的氯氣中含有水，B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外，因濃硫酸具有吸水性，還具有干燥作用，
故答案為：干燥混合氣體；控制流速；
（3）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)特點(diǎn)是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，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)保證甲烷被完全取代，x應(yīng)大于或等于4，
故答案為：≥4；
（4）氯氣具有氧化性，KI中-1價(jià)的碘能被氯氣氧化，產(chǎn)物為氯化鉀固體和碘單質(zhì)，所以，D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，能吸收過量的氯氣，
故答案為：吸收過量的氯氣；
（5）裝置中最后剩余的氯化氫氣體需要吸收不能排放到空氣中，氯化氫易溶于水需要防止倒吸；
故答案為：CD；
（6）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；
（7）反應(yīng)生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體，只有一氯甲烷是氣體，還可能有過量的甲烷，可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等氣體，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，
故答案為：A、B；
（8）鹽酸顯酸性，應(yīng)該用酸式滴定管量��；鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)，則c（酸）×V（酸）=c（堿）×V（堿），所以c（酸）×0.020L=0.022L×0.1mol/L，解得c（酸）=0.11mol/L；
故答案為：酸式；0.11．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要考查了氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．