Question

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。某化学兴趣小组模拟上述过程，所设计的装置如图1所示：

(l)A是氯气发生装置，该实验中A部分的装置是图2中的_______(填字母)。

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

(3)D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI，其作用是______________________。

(4)E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是_________________________。

(5)该装置的缺陷是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是_______(填序号)。

A.CH₄       B.CH₃Cl     C.CH₂Cl₂     D.CHC1₃      E. CC1₄

(6)将l molCH₄与Cl₂发生取代反应，充分反应后生成四种有机产物，其中CH₃Cl、CH₂Cl₂ , CHCl₃的物质的量依次为amol、bmol、cmol，则参加反应的Cl₂的物质的量为_________________mol。

Answer

c 干燥混合气体(或吸水) 使气体混合均匀 除去过量的Cl2 分液 AB 4-3a-2b-c

【解析】

实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2，生成的氯气中还含有水分，浓硫酸具有吸水性，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；Cl2经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代烃和HCl，氯气具有强的氧化性，能够与碘化钾反应；最后生成的HCl溶于水生成盐酸，氯化氢易溶于水，可以用水吸收生成的氯化氢，用分液法分离两种互不相溶的液体可以得到盐酸，根据甲烷的物质的量计算出四种取代产物的物质的量，再根据甲烷与氯气的取代反应特点计算出消耗氯气的物质的量，据此分析。

(l)实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2，属于固液加热型，实验中A部分的装置是图2中的c；

(2) 浓硫酸具有吸水性，甲烷和氯气中含有水蒸气，浓硫酸可以干燥气体，还可以控制气流速度、甲烷和氨气在装置中可以混合均匀；

(3) 氯气具有强的氧化性，能够与碘化钾反应；Cl2经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，氯气如过量，会影响盐酸的纯度，D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI，其作用是除去过量的Cl2；

(4)氯代烃和盐酸互不相溶，会分层，将有机物和盐酸分离的最佳方法是分液；

(5)该装置中的尾气的主要成分是未反应完的甲烷和生成的一氯甲烷，而二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是液体；

(6)将l molCH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成四种有机产物，CH4+Cl2CH3Cl +HCl；CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl；CH4+3Cl2CHCl3+3HCl；CH4+4Cl2CCl4+4HCl；CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3的物质的量依次为amol、bmol、cmol，被取代的氢原子的物质的量等于消耗氯气的物质的量，生成四氯化碳时消耗的甲烷为(1-a-b-c)mol，生成四氯化碳时消耗的氯气的物质的量为4(1-a-b-c)mol，因此消耗氯气的物质的量为4(1-a-b-c)mol+amol+2bmol+3cmol=(4-3a-2b-c)mol。