题目内容
（2010?厦门二模）某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况，设计了几个实验，请填空：【实验一】用如图所示装置，收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照后观察到量筒内形成一段水柱，认为有氯化氢生成．
（1）该反应的反应类型为
取代反应
取代反应
；（2）该反应的化学方程式为
CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
| 光照 |
CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
；（只写第一步）| 光照 |
（3）水槽中盛放的液体应为
C
C
；（填标号）A．水 B．饱和石灰水
C．饱和食盐水D．饱和NaHCO，溶液
【实验二】收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照反应后，滴加AgNO3溶液，看到有白色沉淀生成，认为有氯化氢生成．
（4）该实验设计的错误之处
氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀
氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀
；【实验三】
步骤一：收集半试管氯气，加入10mL蒸馏水，充分振荡，采用DIS系统的pH传感器测溶液的pH（下同）．测得pH=3.26．
步骤二：收集一试管甲烷和氯气的混合气体（各占50%），在90W的日光灯下光照6min后，加入10mL蒸馏水，充分振荡，测得pH=1.00．
（5）判断该反应中有氯化氢生成的依据是
步骤二测得的pH值比步骤一测得的pH值低
步骤二测得的pH值比步骤一测得的pH值低
．（6）假设氯气完全参与反应，且不考虑氯气溶解于水．往反应后的溶液中加水稀释到100.00mL，分别取20.00mL稀释液，以K2CrO7为指示剂，用浓度为0.01mol?L-1的AgNO3溶液滴定溶液中的Cl-，滴定终点时消耗AgNO3溶液的体积平均为10.00mL，则试管中原有氯气在标准状况下的体积为
11.2
11.2
mL；步骤三：用5支试管充满甲烷和氯气的混合气体（各占50%），分别放在40W的日光灯下光照不同时间后，加入10mL蒸馏水，充分振荡，测得pH如下表：
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 光照时间 | 2min | 4min | 6min | 8min | 10min |
| 反应后pH | 1.86 | 1.62 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
相同条件下，一定时间内，甲烷与氯气反应的光照时间越长，甲烷取代反应的转化率越高或6分钟后甲烷与氯气的取代反应达到平衡
相同条件下，一定时间内，甲烷与氯气反应的光照时间越长，甲烷取代反应的转化率越高或6分钟后甲烷与氯气的取代反应达到平衡
；步骤四：探究不同光照条件对甲烷与氯气反应速率的影响．
（8）试设计一个可行的实验方案：
用5支充满甲烷和氯气的混合气体（各占50%），分别放在不同功率的日光灯下光照相同时间后，加入l0mL蒸馏水，充分振荡，测pH
用5支充满甲烷和氯气的混合气体（各占50%），分别放在不同功率的日光灯下光照相同时间后，加入l0mL蒸馏水，充分振荡，测pH
．分析：（1）根据甲烷和氯气发生反应，甲烷分子中的氢原子被氯原子取代判断；
（2）甲烷和氯气发生反应，甲烷分子中的氢原子被氯原子取代，生成HCl和CH3Cl；
（3）氯气能和水反应生成盐酸和次氯酸；
（4）根据氯水的成分进行解答；
（5）如果步骤二中没有生成HCl，那么pH也应该是3.26，．现在pH变小，说明生成的HCl溶于水导致pH变小；
（6）根据甲烷和氯气反应的原理，每1mol氯气参加反应生成1mol氯化氢，据此分析解答；
（7）由表中数据可知时间越长，溶液的PH越小，生成的HCl越多；
（8）探究不同光照条件对甲烷与氯气反应速率的影响，则可以改变日光灯的功率．
（2）甲烷和氯气发生反应，甲烷分子中的氢原子被氯原子取代，生成HCl和CH3Cl；
（3）氯气能和水反应生成盐酸和次氯酸；
（4）根据氯水的成分进行解答；
（5）如果步骤二中没有生成HCl，那么pH也应该是3.26，．现在pH变小，说明生成的HCl溶于水导致pH变小；
（6）根据甲烷和氯气反应的原理，每1mol氯气参加反应生成1mol氯化氢，据此分析解答；
（7）由表中数据可知时间越长，溶液的PH越小，生成的HCl越多；
（8）探究不同光照条件对甲烷与氯气反应速率的影响，则可以改变日光灯的功率．
解答：解：（1）甲烷和氯气发生反应，甲烷分子中的氢原子被氯原子取代，所以属于取代反应，故答案为：取代反应；
（2）甲烷与氯气在光照下发生取代反应，甲烷分子中的氢原子被氯气分子中的氯原子取代，生成一氯甲烷和氯化氢，其反应方程式为：CH4+Cl2
CH3Cl+HCl，
故答案为：CH4+Cl2
CH3Cl+HCl；
（3）Cl2+H2O?H++Cl-+HClO，氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，所以防止氯气和水反应，水槽中盛放的液体最好为饱和食盐水，
故答案为：C；
（4）氯水中存在化学平衡：Cl2+H2O?H++Cl-+HClO；次氯酸是弱电解质，溶液中存在三种分子：Cl2、HClO、H2O；四种离子：H+、Cl-、ClO-、OH-（少量），所以当氯水中加入AgNO3溶液时会发生Ag++Cl-=AgCl↓产生白色沉淀，
故答案为：氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀；
（5）步骤一：氯气溶于水后，Cl2+H2O?H++Cl-+HClO生成盐酸，其pH为3.26，步骤二：pH=1.00，比3.26小，说明除了氯气溶于水生成盐酸外还有别的反应产生HCl，
故答案为：步骤二测得的pH值比步骤一测得的pH值低；
（6）取20.00mL稀释液，加入10.00mL浓度为0.01mol?L-1的AgNO3溶液恰好完全反应，参加反应的银离子的物质的量为1×10-4mol，根据方程式 Ag++Cl-=AgCl↓则100.00mL溶液中含氯离子5×10-4mol，根据甲烷和氯气反应的原理，每1mol氯气参加反应生成1mol氯化氢，则试管中原有氯气为5×10-4mol，在标准状况下的体积为5×10-4mol×22.4L/mol═1.12×10-2L=11.2mL，故答案为：11.2；
（7）由表中数据可知时间越长，溶液的PH越小，生成的HCl越多，所以相同条件下，一定时间内，甲烷与氯气反应的光照时间越长，甲烷取代反应的转化率越高或6分钟后甲烷与氯气的取代反应达到平衡，
故答案为：相同条件下，一定时间内，甲烷与氯气反应的光照时间越长，甲烷取代反应的转化率越高或6分钟后甲烷与氯气的取代反应达到平衡；
（8）探究不同光照条件对甲烷与氯气反应速率的影响，则可以改变日光灯的功率，所以用5支充满甲烷和氯气的混合气体（各占50%），分别放在不同功率的日光灯下光照相同时间后，加入l0mL蒸馏水，充分振荡，测pH，
故答案为：用5支充满甲烷和氯气的混合气体（各占50%），分别放在不同功率的日光灯下光照相同时间后，加入l0mL蒸馏水，充分振荡，测pH．
（2）甲烷与氯气在光照下发生取代反应，甲烷分子中的氢原子被氯气分子中的氯原子取代，生成一氯甲烷和氯化氢，其反应方程式为：CH4+Cl2
| 光照 |
故答案为：CH4+Cl2
| 光照 |
（3）Cl2+H2O?H++Cl-+HClO，氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，所以防止氯气和水反应，水槽中盛放的液体最好为饱和食盐水，
故答案为：C；
（4）氯水中存在化学平衡：Cl2+H2O?H++Cl-+HClO；次氯酸是弱电解质，溶液中存在三种分子：Cl2、HClO、H2O；四种离子：H+、Cl-、ClO-、OH-（少量），所以当氯水中加入AgNO3溶液时会发生Ag++Cl-=AgCl↓产生白色沉淀，
故答案为：氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀；
（5）步骤一：氯气溶于水后，Cl2+H2O?H++Cl-+HClO生成盐酸，其pH为3.26，步骤二：pH=1.00，比3.26小，说明除了氯气溶于水生成盐酸外还有别的反应产生HCl，
故答案为：步骤二测得的pH值比步骤一测得的pH值低；
（6）取20.00mL稀释液，加入10.00mL浓度为0.01mol?L-1的AgNO3溶液恰好完全反应，参加反应的银离子的物质的量为1×10-4mol，根据方程式 Ag++Cl-=AgCl↓则100.00mL溶液中含氯离子5×10-4mol，根据甲烷和氯气反应的原理，每1mol氯气参加反应生成1mol氯化氢，则试管中原有氯气为5×10-4mol，在标准状况下的体积为5×10-4mol×22.4L/mol═1.12×10-2L=11.2mL，故答案为：11.2；
（7）由表中数据可知时间越长，溶液的PH越小，生成的HCl越多，所以相同条件下，一定时间内，甲烷与氯气反应的光照时间越长，甲烷取代反应的转化率越高或6分钟后甲烷与氯气的取代反应达到平衡，
故答案为：相同条件下，一定时间内，甲烷与氯气反应的光照时间越长，甲烷取代反应的转化率越高或6分钟后甲烷与氯气的取代反应达到平衡；
（8）探究不同光照条件对甲烷与氯气反应速率的影响，则可以改变日光灯的功率，所以用5支充满甲烷和氯气的混合气体（各占50%），分别放在不同功率的日光灯下光照相同时间后，加入l0mL蒸馏水，充分振荡，测pH，
故答案为：用5支充满甲烷和氯气的混合气体（各占50%），分别放在不同功率的日光灯下光照相同时间后，加入l0mL蒸馏水，充分振荡，测pH．
点评：本题主要考查了甲烷的取代反应、氯气和水反应，掌握甲烷的化学性质是解答本题的关键，题目难度中等．
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