Question

3．一氯甲烷（CH₃Cl）一種重要的化工原料，常溫下它是無色有毒氣體，微溶于水，易溶于乙醇、CCl₄等有機(jī)濃劑．
（1）甲組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用圖1所示裝置模擬催化法制備和收集一氯甲烷．

①裝置A中儀器a的名稱為圓底燒瓶，a瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃OH+HCl（濃）$→_{△}^{ZnCl_{2}}$CH₃Cl+H₂O．
②實(shí)驗(yàn)室干燥ZnCl₂晶體制備無水ZnCl₂的方法是在HC1氣流中小心加熱．
③裝置B的主要作用是除去HC1氣體．
④若將收集到的CH₃Cl氣體在足量的氧氣中充分燃燒，產(chǎn)物用過量的V₁mL、c₁mol•L^-1
Na OH溶液充分吸收．現(xiàn)以甲基橙作指示劑，用c₂mol•L^-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)吸收液進(jìn)行返滴定，最終消耗V₂mL鹽酸．則所收集CH₃C1的物質(zhì)的量為（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3 mol．
（已知：2CH₃Cl+3O₂$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$2CO₂+2H₂O+2HCl）
（2）為探究CH₃Cl與CH₄分子穩(wěn)定性的差別，乙組同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證CH₃C1能被酸性KMnO₄溶液氧化．
①將甲組裝置制備的CH₃Cl氣體通過盛有酸性KMnO₄溶液的洗氣瓶，如果觀察到溶液中紫色褪去，則說明CH₃Cl比CH₄分子穩(wěn)定性弱．
②實(shí)驗(yàn)過程中還產(chǎn)生了一種黃綠色氣體和一種無色氣體，該反應(yīng)的離子方程式為l0CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=10CO₂↑+5Cl₂↑+14Mn²⁺+36H₂O．
（3）丙組同學(xué)選用甲組A、B裝置和圖2所示的部分裝置檢驗(yàn)CH₃Cl中的氯元素．
①丙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中，依次連接的合理順序?yàn)锳、B、F、D、G．
②D中分液漏斗中盛放的試劑是硝酸酸化的硝酸銀溶液．通入一段時(shí)間的CH₃Cl氣體后，打開分液漏斗的活塞，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能證明CH₃Cl中含有氯元素的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是F中無白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成．

Answer 1

分析 （1）①a位圓底燒瓶，甲醇與濃鹽酸在氯化鋁作催化劑的條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和水；
②氯化鋅加熱時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)水解生成氫氧化鋅或氧化鋅，實(shí)驗(yàn)室干燥ZnCl₂晶體制備無水ZnCl₂的需要防止其水解；
③氯化氫易揮發(fā)，所以要用水除去一氯甲烷中的氯化氫；
④根據(jù)題意，一氯甲烷燃燒產(chǎn)生氯化氫，根據(jù)與之反應(yīng)的氫氧化鈉的物質(zhì)的量可求得氯化氫的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定一氯甲烷的物質(zhì)的量；
（2）①甲烷不與高錳酸鉀溶液反應(yīng)，一氯甲烷通過盛有酸性KMnO₄溶液的洗氣瓶弱復(fù)蘇反應(yīng)說明CH₃Cl比CH₄分子穩(wěn)定性弱；
②實(shí)驗(yàn)過程中還產(chǎn)生了一種黃綠色氣體和一種無色氣體，為氯氣和二氧化碳，結(jié)合單質(zhì)守恒和原子守恒書寫化學(xué)反應(yīng)的離子方程式；
（3）根據(jù)題意，檢驗(yàn)CH₃Cl中的氯元素，可以將一氯甲烷通入到熱的氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)一段時(shí)間后再加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，根據(jù)是否有白色沉淀生成可判斷氯元素的存在．

解答 解：（1）①儀器a名稱為圓底燒瓶，甲醇與濃鹽酸在氯化鋁作催化劑的條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃OH+HCl=CH₃Cl+H₂O，
故答案為：CH₃OH+HCl=CH₃Cl+H₂O；Zn（OH）₂或ZnO；
②氯化鋅加熱時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)水解生成氫氧化鋅或氧化鋅，實(shí)驗(yàn)室干燥ZnCl₂晶體制備無水ZnCl₂的方法是在HC1氣流中小心加熱，
故答案為：在HC1氣流中小心加熱；
③氯化氫易揮發(fā)，所以要用水除去一氯甲烷中的氯化氫，所以裝置B的主要作用是除去氯化氫氣體，
故答案為：除去氯化氫氣體；
④根據(jù)題意，與氯化氫反應(yīng)的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為c₁V₁×10^-3mol-c₂V₂×10^-3mol，所以一氯甲烷燃燒產(chǎn)生氯化氫的物質(zhì)的量為c₁V₁×10^-3mol-c₂V₂×10^-3mol，則一氯甲烷的物質(zhì)的量為（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3mol，
故答案為：（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3；
（2）①將甲組裝置制備的CH₃Cl氣體通過盛有酸性KMnO₄溶液的洗氣瓶，如果觀察到溶液中紫色褪去，則說明CH₃Cl比CH₄分子穩(wěn)定性弱，
故答案為：紫色褪去；
②實(shí)驗(yàn)過程中還產(chǎn)生了一種黃綠色氣體和一種無色氣體，為氯氣和二氧化碳，高錳酸鉀被還以為錳離子，結(jié)合電荷守恒、電子守恒和原子守恒寫出離子方程式為：l0CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=10CO₂↑+5Cl₂↑+14Mn²⁺+36H₂O，
故答案為：l0CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=10CO₂↑+5Cl₂↑+14Mn²⁺+36H₂O；
（3）根據(jù)題意，檢驗(yàn)CH₃Cl中的氯元素，可以將一氯甲烷通入到熱的氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)一段時(shí)間后再加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，根據(jù)是否有白色沉淀生成可判斷氯元素的存在，
①根據(jù)上面的分析可知，裝置依次連接的合理順序?yàn)锳、B、F、D、G，
故答案為：F、D、G；
②D中分液漏斗中盛放的試劑是硝酸酸化的硝酸銀溶液．通入一段時(shí)間的CH₃Cl氣體后，打開分液漏斗的活塞，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能證明CH₃Cl中含有氯元素的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是F中無白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成，
故答案為：F中無白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查甲烷和氯氣的取代反應(yīng)、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法，沉淀的溶解平衡，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等，理解實(shí)驗(yàn)的原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．