Question

14．利用甲烷与氯气发生取代反应，同时获得副产品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，其设计的模拟装置如图：

根据要求填空：
（1）导管a的作用是平衡气压，使液体能够顺利流下．仪器b的名称是干燥管．B装置有三种功能；①控制气体流速；②将气体混合均匀；③干燥混合气体．
（2）A装置发生反应的离子方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．C装置中CH₄与Cl₂生成一氯代物的化学反应方式是CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl
（3）D装置中的石棉上均匀附着潮湿的KI，其作用是除去过量的氯气．
（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为分液．E装置的作用是CD．（填序号）．
A．收集气体      B．吸收氯气      C．防止倒吸      D．吸收氯化氢
（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A B．
A、CH₄B、CH₃lC、CH₂Cl₂D、CHCl₃E、CCl₄．

Answer 1

分析 （1）导管a的作用是平衡气压，使液体能够顺利流下，浓硫酸可以吸收氯气和氯化氢中的水蒸气，仪器b为球形干燥管，可防止倒吸；
（2）MnO₂能将HCl（浓）氧化为MnCl₂和Cl₂；甲烷与氯气在光照的条件下发生取代反应，一氯取代生成一氯甲烷和氯化氢；
（3）氯气能将碘化钾氧化为碘单质；
（4）甲烷和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；最后生成的HCl溶于水生成盐酸，与有机物可用分液的方法分离，产物氯化氢极易溶于水，球形干燥管，可防止倒吸；
（5）甲烷和氯气发生取代反应，产物一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷．

解答 解：（1）A装置制取氯气，导管a连接分液漏斗和烧瓶，其作用为：平衡气压，使浓盐酸能够顺利流下，B装置有三种功能：①控制气体流速；②使气体混合均匀；③干燥气体，仪器b为球形干燥管，吸收尾气氯气，防止污染环境，用该装置吸收可防止倒吸，
故答案为：平衡气压，使液体能够顺利流下；干燥管；干燥混合气体；
（2）MnO₂能将HCl（浓）氧化为MnCl₂和Cl₂，A中制取Cl₂反应的化学方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，离子反应为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，C装置中CH₄与Cl₂生成一氯代物，反应为：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；
（3）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气，
故答案为：吸收过量的氯气；
（4）甲烷和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷为气态，反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开，甲烷和氯气发生取代反应生成氯化氢，氯化氢极易溶于水，球形干燥管球形体积大，能防止倒吸，
故答案为：分液；CD；
（5）一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，所以尾气的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等气体，应进行尾气处理，该装置的缺陷是没有进行甲烷和生成的一氯甲烷等尾气处理，
故答案为：AB．

点评 本题考查了甲烷的取代反应原理，题目难度中等，注意掌握甲烷的化学性质，明确取代反应原理是解答关键．