Question

10．實驗室中利用下列裝置制取氯氣并進行甲烷與氯氣的取代反應，同時檢驗其產(chǎn)物中有HCl生成．試回答下列問題

（1）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③干燥混合氣體
（2）設V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應≥4
（3）D裝置的作用是吸收過量的氯氣．
（4）在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出置換出黑色小顆粒的化學方程式CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl．
（5）該裝置有兩個缺陷（假設D裝置能充分發(fā)揮作用）：一是沒有進行尾氣處理；二是A、B兩裝置之間應接一個除去從A中揮發(fā)出來的HCl氣體的裝置．

Answer 1

分析 實驗室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下發(fā)生反應生成Cl₂，Cl₂經(jīng)干燥后和甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應，生成多種氯代烴和HCl，在強光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，生成的黑色小顆粒為炭黑，D裝置足量紅熱的銅絲吸收多余氯氣，最后生成的HCl溶于水生成鹽酸，與有機物可用分液的方法分離．
（1）濃硫酸可以干燥氯氣和氯化氫；
（2）甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應，產(chǎn)物為氯化氫和二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；
（3）氯氣能和銅反應生成氯化銅；
（4）在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒為炭黑，說明有碳生成；
（5）氯化氫易揮發(fā)，該實驗制取的氯氣中混有氯化氫，干擾后續(xù)實驗，缺少除去氯化氫的裝置．

解答 解：（1）生成的氯氣中含有水，B裝置除具有控制氣流速度、均勻混合氣體之外，因濃硫酸具有吸水性，還具有干燥作用，
故答案為：干燥混合氣體；
（2）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應，反應特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設$\frac{V（C{l}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應保證甲烷被完全取代，x≥4，
故答案為：4；
（3）氯氣具有氧化性，與足量紅熱的銅絲反應生成氯化銅，所以，D裝置能吸收過量的氯氣，
故答案為：吸收過量的氯氣；
（4）生成的黑色小顆粒為炭黑，在強光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl，
故答案為：CH₄+2Cl₂$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl；
（5）氯化氫易揮發(fā)，該實驗制取的氯氣中混有氯化氫，干擾后續(xù)實驗，A、B兩裝置之間應接一個除去從A中揮發(fā)出來的HCl氣體的裝置，
故答案為：A、B兩裝置之間應接一個除去從A中揮發(fā)出來的HCl氣體的裝置．

點評 本題考查氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應，題目難度中等，本題注意把握題給信息，易錯點為（4），注意把握產(chǎn)物的判斷．