Question

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．某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

(1)装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③________________________________________ 。

(2)设，若理论上欲获得最多的氯化氢，则   ____________________ 。

(3)装置的石棉中均匀混有粉末，其作用是________________________________________________________________。

(4)写出装置中CH₄与Cl₂生成一氯代物的化学反应方程式：__________________________________.。

(5)①装置中除盐酸外，还含有有机物，从中分离出盐酸的最佳方法为______。

、分液法     、蒸馏法         、萃取分液法        、结晶法

②该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为_______。

、        、         、            、

Answer

干燥混合气体(或吸水) 4 吸收过量的氯气 CH4+Cl2→CH3Cl+HCl A B

【解析】

在加热条件下，实验室用浓盐酸和二氧化锰反应制取氯气，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化氢，生成的黑色小颗粒为碳单质，氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化生成碘单质，最后生成的氯化氢溶于水得到盐酸，互不相溶的液体采用分液的方法分离，一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，据此答题。

在加热条件下，实验室用浓盐酸和二氧化锰反应制取氯气，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化氢，生成的黑色小颗粒为碳单质，氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化生成碘单质，最后生成的氯化氢溶于水得到盐酸，互不相溶的液体采用分液的方法分离，一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷；

(1)在加热条件下，二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气，同时生成的氯气中还含有水分，浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性，所以B装置除了控制气流速度、均匀混合气体外，还有干燥作用；

(2)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V(Cl2)/V(CH4)=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则应保证甲烷被完全取代，x应大于或等于4；

(3)氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化生成碘单质，所以D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气；

(4)甲烷和氯气在光照条件下生成一氯甲烷和氯化氢，发生反应的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

(5)①盐酸和有机物不能互溶，所以可以采用水洗分液的方法分离，故选A；

②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，即尾气中含有一氯甲烷，故答案为B。