题目内容

1．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸，其设计的模拟装置如图：

（1）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的取值范围是x≥4．
（2）B装置有三种功能：①通过观察气泡控制气体流速；②使气体均匀混合；③干燥混合气体．
（3）D装置的石棉中均匀附着KI粉末，其作用是吸收过量的氯气．
（4）E装置的作用是吸收氯化氢，球形漏斗作用是防止倒吸．
（5）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，置换出黑色小颗粒的化学方程式为CH4+2Cl2$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，可见有机反应有很多副反应．
（6）一段时间后，E装置内出现的现象是液体分层，上下两层均为无色液体．从E中分离出盐酸的最佳操作为分液．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分可能是A　B（填编号）．
A．CH4　   B．CH3Cl　   C． CHCl3　   D．CCl4．

分析 （1）甲烷与氯气发生取代反应生成产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，若理论上欲获得最多的氯化氢，则应让甲烷中所以的氢原子都被取代；
（2）B装置有三种功能：①干燥气体；②将气体混合均匀③干燥混合气体；
（3）碘化钾能够与氯气反应生成氯化钾和碘，能够吸收过量的氯气；
（4）尾气中含有氯化氢，氯化氢易溶于水，可以用水吸收尾气，注意防止倒吸的发生；
（5）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒为炭黑，说明有碳生成，据此写出方程式；
（6）甲烷与氯气发生反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，除去一氯甲烷为气体外，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是油状液体，不溶于水，溶液分层，可以选择分液法分离，据此解答．

解答 解：（1）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，若理论上欲获得最多的氯化氢，设$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4，
故答案为：x≥4；
（2）B装置有三种功能：①使气体均匀混合；②通过观察气泡控制气体流速③干燥混合气体；
故答案为：①通过观察气泡控制气体流速；②使气体均匀混合；③干燥混合气体；
（3）氯气能将碘化钾氧化为碘单质，KI饱和溶液及KI粉末可除去过量的氯气，故答案为：除去过量的氯气；
故答案为：吸收过量的氯气；
（4）尾气中含有氯化氢，E装置中盛有水，能够吸收氯化氢防止空气污染，氯化氢易溶于水，导管直接插入水中容易发生倒吸，球形漏斗作用为防止倒吸；
故答案为：吸收氯化氢；防止倒吸；
（5）依据题意甲烷与氯气在光照条件下生成碳和氯化氢，化学方程式为：CH4+2Cl2$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
故答案为：CH4+2Cl2$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
（6）甲烷与氯气发生反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，除去一氯甲烷为气体外，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是油状液体，不溶于水，现象为：溶液分层，上下两层均为无色液体，可以选择分液法分离，尾气中含有未反应的甲烷与生成的一氯甲烷，故选AB；
故答案为：液体分层，上下两层均为无色液体；  分液；A　B；

点评 本题考查氯气的制备以及甲烷与氯气的取代反应，本题注意把握题给信息，明确甲烷与氯气发生取代反应的原理及产物的性质是解题关键，题目难度中等．

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