Question

6．某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况，设计了如下实验．请填写下列空白：
【实验一】用如图所示装置，收集一试管甲烷和氯气的混合气体，照后观察到量筒内形成一段水柱，认为有氯化氢生成．
（1）另外两现象为气体颜色变浅，有油状液滴生成．
（2）该反应的反应类型为取代反应．
（3）该反应的化学方程式为CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl．（只写第一步）
（4）水槽中盛放的液体应为C；（填标号）
A．水      B．饱和石灰水    C．饱和食盐水    D．饱和 NaHCO₃ 溶液
【实验二】收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照反应后，滴加 AgNO₃ 溶液，看到有白色沉淀生成，认为有氯化氢生成．
（5）该实验设计的错误之处为氯水中加入AgNO₃溶液也会产生白色沉淀．

Answer 1

分析 （1）氯气与甲烷发生取代反应，生成氯代烃、HCl，HCl易溶于水；
（2）甲烷中氢原子被氯原子取代生成氯代甲烷，该反应为取代反应；
（3）甲烷与氯气在光照条件下能够发生取代反应，第一步反应为甲烷中1个H被氯原子取代生成一氯甲烷，据此写出反应的化学方程式；
（4）水槽中的液体必须满足：氯气在该溶液中溶解度很小，以便证明氯气与甲烷发生了反应；
（5）氯水中含有氯离子，加入硝酸银溶液同样产生氯化银沉淀，干扰了氯离子的检验．

解答 解：（1）氯气与甲烷发生取代反应，生成氯代烃、HCl，HCl易溶于水，可观察到量筒内形成一段水柱，气体颜色变浅，有油状液滴生成，
故答案为：气体颜色变浅，有油状液滴生成；
（2）甲烷与氯气的反应属于取代反应，故答案为：取代反应；
（3）甲烷中一个氢原子被氯气取代的反应方程式为：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl，
故答案为：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；
（4）Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小，所以防止氯气和水反应，水槽中盛放的液体最好为饱和食盐水；由于氯气在水中溶解度较大、氯水能够与饱和石灰水、饱和碳酸氢钠溶液反应，干扰的实验结果，而不能使用水，更不能使用饱和石灰水、饱和碳酸氢钠溶液，
故答案为：C；
（5）氯水中存在化学平衡：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；次氯酸是弱电解质，溶液中存在三种分子：Cl₂、HClO、H₂O；四种离子：H⁺、Cl^-、ClO^-、OH^-（少量），所以当氯水中加入AgNO₃溶液时会发生反应：Ag⁺+Cl^-=AgCl↓，同样会产生白色沉淀，干扰了氯离子的检验，
故答案为：氯水中加入AgNO₃溶液也会产生白色沉淀．

点评 本题考查性质实验设计，涉及甲烷的取代反应、有机反应类型的判断等知识，题目难度中等，注意掌握甲烷的化学性质及甲烷与氯气发生取代反应的原理，明确物质检验方案设计必须满足严密性．