Question

把1mol CH₄ 和一定量Cl₂组成的混合气体通入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，回答下列问题：
（1）片刻后试管中的现象为：①试管内气体的颜色变浅，②试管壁上出现

 

、③试管内

 

．
（2）在反应结束后，试管内的产物最多的是

 

，空间构型呈正四面体的产物为

 

．
（3）若（2）中生成的四种有机产物的物质的量相同，则反应消耗的Cl₂的物质的量为

 

．

Answer 1

考点：甲烷的取代反应

专题：实验题

分析：（1）根据氯气在光照条件下发生了取代反应，生成的物质有：CH₃Cl（气体）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl；根据生成的CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄常温下均为无色液体油状液滴；
（2）每取代甲烷分子中1个H氢原子，都会生成1分子氯化氢，所以反应产物中最多的是氯化氢；产物中空间结构为正四面体的为四氯化碳；
（3）根据甲烷的物质的量计算出四种取代产物的物质的量，再根据甲烷与氯气的取代反应特点计算出消耗氯气的物质的量．

解答： 解：（1）CH₄和Cl₂光照生成CH₃Cl（气体）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl，随着反应进行，Cl₂不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄常温下均为无色液体，使试管壁上有油状液滴；因生成的HCl易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升，
故答案为：油状液滴；液面上升；
（2）甲烷与氯气的反应的产物有CH₃Cl（气体）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl，由于CH₄和Cl₂发生的每一步取代反应中都有HCl生成，则产物中物质的量最多的是HCl；四氯化碳的空间结构与甲烷相同，为正四面体结构，
故答案为：HCl；CCl₄；
（3）1mol甲烷与氯气完全反应生成四种有机产物的物质的量相同，即分别生成了0.25molCH₃Cl（气体）、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，根据取代反应特点，每取代1molH原子，需要消耗1mol氯气，则总共消耗氯气的物质的量为：0.25mol+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol，
故答案为：2.5mol．

点评：本题考查了甲烷的取代反应原理，题目难度不大，注意掌握甲烷的化学性质，明确取代反应原理，（2）为易错点，注意反应产物与有机产物的不同及甲烷与氯气的取代反应特点．