Question

1．利用甲烷和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图所示：

根据要求填空：
（1）写出A装置中反应的化学方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）B装置有三种功能：控制气流速度；均匀混合气体；干燥混合气体．
（3）设V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应≥4．
（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，生成的有机物有4 种，其中常温下以气态存在的是CH₃Cl （填写化学式）．
（5）E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液，该装置的主要缺陷是没有进行尾气处理．
（6）已知丁烷与氯气的取代反应的产物之一为C₄H₈Cl₂，其有9种同分异构体．

Answer 1

分析 （1）MnO₂能将HCl（浓）氧化为MnCl₂和Cl₂；
（2）浓硫酸可以干燥氯气和氯化氢；
（3）甲烷可以和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（4）甲烷和氯气反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳、HCl气体；其中有机产物中一氯甲烷呈气态；
（5）HCl极易溶于水，而其他四种有机产物均难溶于水；CH₃Cl是有毒的气体；
（6）先根据烃中氢原子的种类等于一氯代物的种类，二氯代物的同分异构体可以采用“定一移二”法解题．

解答 解：（1）MnO₂能将HCl（浓）氧化为MnCl₂和Cl₂，A装置所发生的化学方程式：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，
故答案为：控制气流速度；均匀混合气体；干燥混合气体；　
（3）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷中H被完全取代，x≥4，故答案为：≥4；
（4）甲烷和氯气反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl气体，即有机产物为4种；其中有机产物中一氯甲烷呈气态，化学式为：CH₃Cl，故答案为：4；CH₃Cl；
（5）由于HCl极易溶于水，而其他四种有机产物均难溶于水，故E中得到的是盐酸溶液，并和二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的油状液体分层，故可以用分液的方法分离；CH₃Cl是有毒的气体，能污染空气，故此装置缺少尾气处理装置，故答案为：分液；没有进行尾气处理；
（6）C₄H₈Cl₂的同分异构体可以采取“定一移二”法，由图可知C₄H₈Cl₂共有9种同分异构体，
故答案为：9．

点评 本题考查氯气的制备以及甲烷与氯气的取代反应，题目难度中等，本题注意把握题给信息，易错点为（3），注意把握产物的判断，（5）C₄H₈Cl₂的同分异构体注意二氯代物的同分异构体可以采用“定一议二”法解题．