Question

回答下列问题：

利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品生产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，所设计的装置如下图所示：

(1)最简单烷烃的空间结构为_______________。

(2)写出装置C中生成一氯甲烷的化学方程式：__________，该反应类型为：_________。

(3)D中石棉上吸附着潮湿的KI粉末，其作用是_________________________。

(4)若题目中甲烷与氯气的体积之比为1∶1，两者反应则得到的产物有____种,其中常温下为气态的有机产物的化学式为：________。

(5)将0.4molCH₄与Cl₂发生取代，测得4种有机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气的物质的量是______________。

(6)烃A为甲烷的同系物，A中有12个氢原子，写出A的同分异构体中，含4个-CH₃的结构简式： _________。

Answer

正四面体 CH4+Cl2CH3Cl+HCl 取代反应 吸收过量的氯气 5 CH3Cl 1mol

【解析】

该装置利用MnO2和浓盐酸反应制取的Cl2和甲烷光照条件下反应生成氯甲烷，并回收氯化氢气体，A装置利用MnO2和浓盐酸反应制取的Cl2，B装置将A装置中生成的Cl2同甲烷混合流入C装置，C装置在光照的条件下使甲烷和氯气发生反应，D装置中的石棉可以吸收未参加反应的Cl2，E装置用于吸收反应生成的氯化氢，据此分析。

(1)最简单的烷烃为甲烷，其空间构型为正四面体形；

(2)C装置为甲烷和氯气的反应装置，装置中反应过程复杂，甲烷和氯气反应生成一氯甲烷的反应方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl，属于取代反应；

(3)D装置的石棉中含有KI，可以与没参加反应的Cl2反应，用于吸收未参加反应的Cl2；

(4)有机反应较为复杂，甲烷与氯气的取代反应产物中含有四种氯代甲烷和氯化氢，共5种；其中为气态的有机产物为CH3Cl；

(5)0.4mol甲烷含0.4molC原子，所以四种有机取代物各0.1mol，含Cl=0.1×(1+2+3+4)=1mol，所以消耗氯气为1mol，生成1molHCl；

(6)烃A为甲烷的同系物，则烃A为烷烃，该烷烃含有12个H原子，根据烷烃通式，烷烃A的化学式为C5H12，其同分异构体有3种，其中含有4个甲基的同分异构体为。