Question

3．一氯甲烷（CH₃Cl）一种重要的化工原料，常温下它是无色有毒气体，微溶于水，易溶于乙醇、CCl₄等有机浓剂．
（1）甲组同学在实验室用图1所示装置模拟催化法制备和收集一氯甲烷．

①装置A中仪器a的名称为圆底烧瓶，a瓶中发生反应的化学方程式为CH₃OH+HCl（浓）$→_{△}^{ZnCl_{2}}$CH₃Cl+H₂O．
②实验室干燥ZnCl₂晶体制备无水ZnCl₂的方法是在HC1气流中小心加热．
③装置B的主要作用是除去HC1气体．
④若将收集到的CH₃Cl气体在足量的氧气中充分燃烧，产物用过量的V₁mL、c₁mol•L^-1
Na OH溶液充分吸收．现以甲基橙作指示剂，用c₂mol•L^-1盐酸标准溶液对吸收液进行返滴定，最终消耗V₂mL盐酸．则所收集CH₃C1的物质的量为（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3 mol．
（已知：2CH₃Cl+3O₂$\stackrel{点燃}{→}$2CO₂+2H₂O+2HCl）
（2）为探究CH₃Cl与CH₄分子稳定性的差别，乙组同学设计实验验证CH₃C1能被酸性KMnO₄溶液氧化．
①将甲组装置制备的CH₃Cl气体通过盛有酸性KMnO₄溶液的洗气瓶，如果观察到溶液中紫色褪去，则说明CH₃Cl比CH₄分子稳定性弱．
②实验过程中还产生了一种黄绿色气体和一种无色气体，该反应的离子方程式为l0CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=10CO₂↑+5Cl₂↑+14Mn²⁺+36H₂O．
（3）丙组同学选用甲组A、B装置和图2所示的部分装置检验CH₃Cl中的氯元素．
①丙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G．
②D中分液漏斗中盛放的试剂是硝酸酸化的硝酸银溶液．通入一段时间的CH₃Cl气体后，打开分液漏斗的活塞，观察实验现象，能证明CH₃Cl中含有氯元素的实验现象是F中无白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成．

Answer 1

分析 （1）①a位圆底烧瓶，甲醇与浓盐酸在氯化铝作催化剂的条件下发生取代反应生成一氯甲烷和水；
②氯化锌加热时间过长会水解生成氢氧化锌或氧化锌，实验室干燥ZnCl₂晶体制备无水ZnCl₂的需要防止其水解；
③氯化氢易挥发，所以要用水除去一氯甲烷中的氯化氢；
④根据题意，一氯甲烷燃烧产生氯化氢，根据与之反应的氢氧化钠的物质的量可求得氯化氢的物质的量，进而确定一氯甲烷的物质的量；
（2）①甲烷不与高锰酸钾溶液反应，一氯甲烷通过盛有酸性KMnO₄溶液的洗气瓶弱复苏反应说明CH₃Cl比CH₄分子稳定性弱；
②实验过程中还产生了一种黄绿色气体和一种无色气体，为氯气和二氧化碳，结合单质守恒和原子守恒书写化学反应的离子方程式；
（3）根据题意，检验CH₃Cl中的氯元素，可以将一氯甲烷通入到热的氢氧化钠溶液中，反应一段时间后再加入用硝酸酸化的硝酸银溶液，根据是否有白色沉淀生成可判断氯元素的存在．

解答 解：（1）①仪器a名称为圆底烧瓶，甲醇与浓盐酸在氯化铝作催化剂的条件下发生取代反应生成一氯甲烷和水，反应的化学方程式为CH₃OH+HCl=CH₃Cl+H₂O，
故答案为：CH₃OH+HCl=CH₃Cl+H₂O；Zn（OH）₂或ZnO；
②氯化锌加热时间过长会水解生成氢氧化锌或氧化锌，实验室干燥ZnCl₂晶体制备无水ZnCl₂的方法是在HC1气流中小心加热，
故答案为：在HC1气流中小心加热；
③氯化氢易挥发，所以要用水除去一氯甲烷中的氯化氢，所以装置B的主要作用是除去氯化氢气体，
故答案为：除去氯化氢气体；
④根据题意，与氯化氢反应的氢氧化钠的物质的量为c₁V₁×10^-3mol-c₂V₂×10^-3mol，所以一氯甲烷燃烧产生氯化氢的物质的量为c₁V₁×10^-3mol-c₂V₂×10^-3mol，则一氯甲烷的物质的量为（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3mol，
故答案为：（c₁V₁-c₂V₂）×10^-3；
（2）①将甲组装置制备的CH₃Cl气体通过盛有酸性KMnO₄溶液的洗气瓶，如果观察到溶液中紫色褪去，则说明CH₃Cl比CH₄分子稳定性弱，
故答案为：紫色褪去；
②实验过程中还产生了一种黄绿色气体和一种无色气体，为氯气和二氧化碳，高锰酸钾被还以为锰离子，结合电荷守恒、电子守恒和原子守恒写出离子方程式为：l0CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=10CO₂↑+5Cl₂↑+14Mn²⁺+36H₂O，
故答案为：l0CH₃Cl+14MnO₄^-+42H⁺=10CO₂↑+5Cl₂↑+14Mn²⁺+36H₂O；
（3）根据题意，检验CH₃Cl中的氯元素，可以将一氯甲烷通入到热的氢氧化钠溶液中，反应一段时间后再加入用硝酸酸化的硝酸银溶液，根据是否有白色沉淀生成可判断氯元素的存在，
①根据上面的分析可知，装置依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G，
故答案为：F、D、G；
②D中分液漏斗中盛放的试剂是硝酸酸化的硝酸银溶液．通入一段时间的CH₃Cl气体后，打开分液漏斗的活塞，观察实验现象，能证明CH₃Cl中含有氯元素的实验现象是F中无白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成，
故答案为：F中无白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成．

点评 本题考查甲烷和氯气的取代反应、氯气的实验室制法，沉淀的溶解平衡，实验方案的设计等，理解实验的原理是解题关键，题目难度中等．