题目内容
【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。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
根据设计要求回答：
(1) C装置中CH4与Cl2生成一氯代物的化学反应方程式____________________________。
(2)B装置有三种功能：①使气体混合均匀；②______________ ；③______________。
(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收气体中的某成分，两者反应的化学方程式是________________________________。
(4)E装置未直接用导管而改用球型干燥管的主要目的是_________________。
(5)E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出有机物的最佳方法为_________(填操作名称)。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__________________(填化学式)。
(6)将1 mol CH4与Cl2发生取代反应，测得4种有机取代产物的物质的量相等，则消耗的氯气的物质的量是___________。
【答案】CH4+Cl2
CH3Cl+HCl 干燥气体 控制气流速度 2KI+Cl2=2KCl+I2 防止倒吸 分液 CH4 、CH3Cl 2.5mol
【解析】
(1)CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应，其中甲烷中一个H被一个Cl取代生成一氯甲烷，化学反应方程式为CH4+Cl2
CH3Cl+HCl；
(2)B装置中有浓硫酸，作用是干燥气体，同时可以根据产生气泡的速率控制气流的速度，所以三种功能为：①使气体混合均匀；②干燥气体；③控制气流速度；
(3)A装置中反应生成氯气，氯气与KI反应，化学方程式是2KI+Cl2=2KCl+I2；
(4)干燥管中部比较粗，可以防止液体倒吸；
(5)因为生成的有机物难溶于水，所以分离出有机物的方法是分液；甲烷与氯气发生取代反应，生成的有机物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷为液态，所以尾气主要成分为CH4、CH3Cl；
(6)取代反应中，每取代1molH，消耗1molCl2，生成的四种取代产物均为0.25mol，则被被取代的H原子物质的量一共为：0.25+0.25×2+0.25×3+0.25×4=2.5mol，则消耗的氯气的物质的量是2.5mol。
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