Question

17．利用甲烷与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：

根据设计要求回答：
（1）反应开始后，C装置中的现象有黄绿色气体进入C，且颜色逐渐变浅，玻璃管内壁有油状液滴生成．
（2）B装置有三种功能：①干燥反应气体；②均匀混合气体；③控制气流速度．
（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收气体中的某成分，两者反应的化学方程式是2KI+Cl₂=2KCl+I₂．
（4）E装置未直接用导管而改用球型干燥管的主要目的是防止倒吸．
（5）E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出有机物的最佳方法为分液（填操作名称）．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为CH₄、CH₃Cl（填化学式）．

Answer 1

分析 （1）C装置中发生的是氯气与甲烷在光照条件下的取代反应，产物为氯化氢和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，由此分析实验现象；
（2）浓硫酸还可以干燥氯气和氯化氢；
（3）氯气具有强氧化性，能将碘化钾氧化为碘单质；
（4）装置中最后剩余的氯化氢气体需要吸收不能排放到空气中，氯化氢易溶于水需要防止倒吸；
（5）最后生成的HCl溶于水生成盐酸，与有机物可用分液的方法分离；反应后的有机气体如CH₄、CH₃Cl会逸散到空气中，污染空气．

解答 解：（1）D装置中，氯气与甲烷发生取代反应，可观察到有黄绿色气体进入C，且颜色逐渐变浅，玻璃管内壁有油状液滴生成，故答案为：有黄绿色气体进入C，且颜色逐渐变浅，玻璃管内壁有油状液滴生成；
（2）在加热条件下，二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气，同时生成的氯气中还含有水分，浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性，所以B装置除了控制气流速度、均匀混合气体外，还有干燥作用，
故答案为：控制气流速度；
（3）氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化生成碘单质，所以D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气，发生反应的化学方程式为2KI+Cl₂=2KCl+I₂
，故答案为：2KI+Cl₂=2KCl+I₂；
（4）装置中最后剩余的氯化氢气体需要吸收不能排放到空气中，氯化氢易溶于水需要防止倒吸，
故答案为：防止倒吸；
（5）盐酸和有机物不能互溶，所以可以采用分液的方法分离；由于有机气体如CH₄、CH₃Cl会逸散到空气中污染大气，应该碱性尾气处理，该装置的缺点是缺少尾气处理装置，
故答案为：分液；CH₄、CH₃Cl．

点评 本题考查了氯气的制取及氯代烃的制备方法，题目难度中等，明确实验原理是解本题关键，会从整体上分析各个装置发生的反应、各个装置作用，知道甲烷和氯气反应中氢原子和氯气分子之间的关系式，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．