Question

（16分）利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:

根据要求填空：

（1）装置A中反应的化学方程式为             ，当产生336mL气体（标准状况）时，有     mol还原剂被氧化。

（2）B装置有三种功能：①控制气流速度；②_______；③________________。

（3）设V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢,则x的取值范围是______。

（4）D装置中的石棉上均匀附着湿润的KI粉末，其作用是_______________________。

（5）E装置的作用是____________（填编号）。

A．收集气体     B．吸收氯气       C．防止倒吸      D．吸收氯化氢

（6）在C装置中，经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式_______________________________。

（7）装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为_______。该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是__________（填编号）。

A．CH₄    

B．CH₃Cl     

C．CH₂Cl₂   

D．CHCl₃    

E．CCl₄

Answer

（16分）

（1）MnO2 +4HCl（浓）MnCl2 + Cl2↑+2H2O（2分）， 0.030（2分）。

（2）使气体混合均匀（1分）；干燥气体（1分）；

（3）≥4（2分）；

（4）吸收Cl2（1分），

（5）CD（2分）；

（6）CH4+2Cl2→C+4HCl（2分）；

（7）分液（1分）， AB（2分）。

【解析】

试题分析：（1）装置A的作用是制氯气：MnO2 +4HCl（浓）MnCl2 + Cl2↑+2H2O 此反应中每生成1mol氯气被氧化的HCl是2mol，所以当产生336mL气体（标准状况）时，有0.030mol还原剂（HCl）被氧化。

（2）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用.

（3）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设

=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷被完全取代，x应大于或等于4。

（4）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气。

（5）装置中最后剩余的氯化氢气体需要吸收不能排放到空气中，氯化氢易溶于水需要防止倒吸；

（6）黑色小颗粒是碳，提示是置换反应，可得反应式：CH4+2Cl2→C+4HCl

（7）E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、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，能分层，可用分液分开；反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，只有一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等气体，应进行尾气处理，

故选项A、B符合题意。

考点：无机实验流程 涉及反应原理，操作注意点、尾气处理及数据处理等