Question

5．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下

根据要求填空：
（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③干燥混合气体
（2）设V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应大于或等于4
（3）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．
（4）E装置的作用是CD（填编号）
A、吸收甲烷　　 B、吸收氯气　　　 C、防止倒吸　　　 D、吸收氯化氢
（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，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl．
（6）E装置除了生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液．该装置还有缺陷，你认为是没有进行尾气处理，有机气体如CH₄、CH₃Cl会逸散到空气中．

Answer 1

分析 （1）浓硫酸还可以干燥氯气和氯化氢；
（2）甲烷可以和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（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）甲烷可以和氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢；
（6）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）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：干燥混合气体；
（2）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，设V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则应保证甲烷被完全取代，x应大于或等于4，
故答案为：大于或等于4；
（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，
故答案为：吸收过量的氯气；
（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：CD；
（5）生成的黑色小颗粒为炭黑，在强光照射下可发生反应：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，
故答案为：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
（6）盐酸和有机物不能互溶，所以可以采用分液的方法分离，所以A正确；
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；没有进行尾气处理，有机气体如CH₄、CH₃Cl会逸散到空气中．

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．