Question

如图是某同学利用日常用品注射器设计简易实验装置。甲管中注入10mL CH₄，同温、同压下乙管中注入50mL Cl₂，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，针管用日光照射一段时间。

（1）下列是某同学预测的实验现象：

①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是________。

（2）甲管中发生的化学反应类型为________。

（3）反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是_________

____________。

A．水                  B．氢氧化钠溶液

C．硝酸银溶液           D．饱和食盐水

（4）反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO₃溶液的小试管中会观察到________，若再向其中滴入几滴石蕊试液，又观察到________________。

Answer

（1）②③ （2）取代反应 （3）B

（4）液体分为两层，产生白色沉淀 溶液变红

【解析】在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。（1）理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时二者恰好完全反应，而该针管里氯气与甲烷体积比为5∶1>4∶1，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。（2）甲烷分子中的4个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。（3）剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。（4）生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，若加入几滴石蕊，溶液会变红。