Question

14．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，同時(shí)獲得副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)．某化學(xué)興趣小組擬在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過(guò)程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖：

根據(jù)要求填空：
（1）導(dǎo)管a的作用是平衡氣壓，使液體能夠順利流下．儀器b的名稱是干燥管．B裝置有三種功能；①控制氣體流速；②將氣體混合均勻；③干燥混合氣體．
（2）A裝置發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．C裝置中CH₄與Cl₂生成一氯代物的化學(xué)反應(yīng)方式是CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl
（3）D裝置中的石棉上均勻附著潮濕的KI，其作用是除去過(guò)量的氯氣．
（4）E裝置中除了有鹽酸生成外，還含有有機(jī)物．從E中分離出鹽酸的最佳方法為分液．E裝置的作用是CD．（填序號(hào)）．
A．收集氣體      B．吸收氯氣      C．防止倒吸      D．吸收氯化氫
（5）該裝置的缺陷是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣的主要成分是A B．
A、CH₄B、CH₃lC、CH₂Cl₂D、CHCl₃E、CCl₄．

Answer 1

分析 （1）導(dǎo)管a的作用是平衡氣壓，使液體能夠順利流下，濃硫酸可以吸收氯氣和氯化氫中的水蒸氣，儀器b為球形干燥管，可防止倒吸；
（2）MnO₂能將HCl（濃）氧化為MnCl₂和Cl₂；甲烷與氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng)，一氯取代生成一氯甲烷和氯化氫；
（3）氯氣能將碘化鉀氧化為碘單質(zhì)；
（4）甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；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，產(chǎn)物氯化氫極易溶于水，球形干燥管，可防止倒吸；
（5）甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物一氯甲烷是氣體，還可能有過(guò)量的甲烷．

解答 解：（1）A裝置制取氯氣，導(dǎo)管a連接分液漏斗和燒瓶，其作用為：平衡氣壓，使?jié)恹}酸能夠順利流下，B裝置有三種功能：①控制氣體流速；②使氣體混合均勻；③干燥氣體，儀器b為球形干燥管，吸收尾氣氯氣，防止污染環(huán)境，用該裝置吸收可防止倒吸，
故答案為：平衡氣壓，使液體能夠順利流下；干燥管；干燥混合氣體；
（2）MnO₂能將HCl（濃）氧化為MnCl₂和Cl₂，A中制取Cl₂反應(yīng)的化學(xué)方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，離子反應(yīng)為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，C裝置中CH₄與Cl₂生成一氯代物，反應(yīng)為：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；
（3）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(guò)量的氯氣，
故答案為：吸收過(guò)量的氯氣；
（4）甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，產(chǎn)物為氯化氫和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷為氣態(tài)，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，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，甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成氯化氫，氯化氫極易溶于水，球形干燥管球形體積大，能防止倒吸，
故答案為：分液；CD；
（5）一氯甲烷是氣體，還可能有過(guò)量的甲烷，所以尾氣的主要成分是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，該裝置的缺陷是沒有進(jìn)行甲烷和生成的一氯甲烷等尾氣處理，
故答案為：AB．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了甲烷的取代反應(yīng)原理，題目難度中等，注意掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)，明確取代反應(yīng)原理是解答關(guān)鍵．