Question

【题目】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。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

试回答下列问题：

(1)请写出C装置中生成CH2Cl2的化学方程式：_______________________。

(2)B装置有三种功能：①混匀混合气体；②________；③_______。

(3)D装置的名称为___________，其作用是___________。

(4)E装置中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为___________(填字母)。

a.分液法 b.蒸馏法 c.结晶法

(5)将1mol CH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，则参加反应的Cl2的物质的量为_______________ 。

(6)已知丁烷与氯气发生取代反应的产物之一为C4H8Cl2，其有 ________种同分异构体。

Answer 1

【答案】CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl 控制气流速率 干燥气体 干燥管 防止倒吸 a 3 mol 9

【解析】

在加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气，浓硫酸具有吸水性，可以作干燥剂，C中干燥的甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代甲烷和HCl，尾气中含有氯化氢，氯化氢极易溶于水，所以E装置是吸收尾气中所氯化氢以制备盐酸，并且防止污染环境，倒置的干燥管能防倒吸，据此分析解答。

(1)C 装置中生成 CH2Cl2 的反应是甲烷和氯气光照发生取代反应生成的，反应的化学方程式：CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl，故答案为：CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl；

(2)浓硫酸具有吸水性，因为甲烷和氯气中含有水蒸气，所以浓硫酸干燥混合气体，浓硫酸为液体，通过气泡还可以控制气流速度，能均匀混合气体等，故答案为：控制气流速率；干燥混合气体；

(3)D 装置为干燥管，氯化氢极易溶于水，干燥管可以防止倒吸，故答案为：干燥管；防止倒吸；

(4)氯代烃不溶于水，而HCl极易溶于水，可以采用分液方法分离出盐酸，故选a；

(5)根据充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，可以设其物质的量分别是x、x+0.1mol、x+0.2mol、x+0.3mol，则x+x+0.1mol+x+0.2mol+x+0.3mol=1mol，解得x=0.1mol，发生取代反应时，一半的Cl进入HCl，因此消耗氯气的物质的量为0.1mol+2×0.2mol+3×0.3mol+4×0.4mol=3mol，故答案为：3 mol；

(6)丁烷有三种结构，则C4H8Cl2的同分异构体可以采取“定一移二”法：、、，共有9种同分异构体，故答案为：9。