题目内容

20．一氯甲烷（CH3Cl）是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．
（1）甲组同学在实验室用如图1所示装置模拟催化法制备和收集一氯甲烷．

①无水ZnCl2为催化剂，a瓶中发生反应的化学方程式为CH3OH+HCl=CH3Cl+H2O．如果实验时a瓶加热时间过长，最终在瓶底得到一种白色物质，该物质的化学式是Zn（OH）2或ZnO．
②装置B的主要作用是除去氯化氢气体．
③收集到的CH3Cl气体在氧气中充分燃烧，产物用过量的V1mL、c1mol•L-1NaOH溶液充分吸收，以甲基橙作指示剂，用c2 mol•L-1盐酸标准液对吸收液进行返滴定，最终消耗V2mL盐酸．则所收集CH3Cl的物质的量为（c1V1-c2V2）×10-3mol．（已知：2CH3Cl+3O2$\stackrel{点燃}{→}$2CO2+2H2O+2HCl
（2）乙组同学选用甲组A、B装置和如图2所示的部分装置检验CH3Cl中的氯元素．（已知：一卤代烷一般要在加热条件下才能与氢氧化钠溶液反应）
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G．
②通入一段时间的CH3Cl气体，打开装置D中分液漏斗的活塞，观察实验现象．分液漏斗中盛放的试剂是硝酸和硝酸银．
③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．
（3）查阅资料可知：AgNO3的乙醇溶液可以检验CH3X中的卤素原子．相关数据如表：
化学键C-ClC-Br
键能9kJ•mol-1）330276
化合物AgClAgBr
Ksp1.8×10-105×10-13
①CH3X通入AgNO3的乙醇溶液中，除有沉淀生成外，还生成硝酸甲酯，请写出硝酸甲酯的结构简式：CH3ONO2．
②将CH3Cl和CH3Br的混合气体通入AgNO3的乙醇溶液中，先出现淡黄色沉淀．请依据表中数据解释原因C-Br键的键能小，更容易断裂，同时溴化银的溶度积常数更小，溴化银更容易形成沉淀．
③设计实验证明Ksp（AgCl）＞Kp（AgBr）向等浓度的氯化钠和溴化钠的混合溶液中滴加硝酸银溶液，先生成浅黄色沉淀，则证明Ksp（AgCl）＞Kp（AgBr）（简要说明实验操作、现象和结论）

分析 （1）①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，氯化锌加热时间过长会水解生成氢氧化锌或氧化锌；
②氯化氢易挥发，所以要用水除去一氯甲烷中的氯化氢；
③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）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；
（3）根据题意，CH3X通入AgNO3的乙醇溶液中，能生成硝酸甲酯和AgX，根据沉淀的溶解平衡可知，溶度积大的物质可以转化成溶度积小的，据此答题．

解答 解：（1）①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，氯化锌加热时间过长会水解生成氢氧化锌或氧化锌，化学式为Zn（OH）2或ZnO，
故答案为：CH3OH+HCl=CH3Cl+H2O；Zn（OH）2或ZnO；
②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；
③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）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；
②根据上面的分析可知，分液漏斗中盛放的试剂是硝酸、硝酸银，
故答案为：硝酸、硝酸银；
③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；
（3）根据题意，CH3X通入AgNO3的乙醇溶液中，能生成硝酸甲酯和AgX，根据沉淀的溶解平衡可知，溶度积大的物质可以转化成溶度积小的，
①硝酸甲酯的结构简式为：CH3ONO2，
故答案为：CH3ONO2；
②依据表中数据可知，C-Br键的键能小，更容易断裂，同时溴化银的溶度积常数更小，溴化银更容易形成沉淀，所以先出现淡黄色溴化银沉淀，
故答案为：C-Br键的键能小，更容易断裂，同时溴化银的溶度积常数更小，溴化银更容易形成沉淀；
③根据溶度积常数小的物质先生成沉淀的原理可知，向等浓度的氯化钠和溴化钠的混合溶液中滴加硝酸银溶液，先生成浅黄色沉淀，则证明Ksp（AgCl）＞Kp（AgBr），
故答案为：向等浓度的氯化钠和溴化钠的混合溶液中滴加硝酸银溶液，先生成浅黄色沉淀，则证明Ksp（AgCl）＞Kp（AgBr）．

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．

练习册系列答案
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NaOH溶液银氨溶液新制Cu（OH）2
悬浊液		金属钠
X中和反应无现象溶解产生氢气
Y无现象有银镜加热后有砖红色沉淀产生氢气
Z水解反应有银镜加热后有砖红色沉淀无现象
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回答下列问题：
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②Z与NaOH溶液反应的化学方程式HCOOCH2CH3+NaOH$\stackrel{△}{→}$HCOONa+CH3CH2OH．

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