Question

利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實．某化學(xué)興趣小組通過在實驗室中模擬上述過程，其設(shè)計的模擬裝置（如圖）如下：

（1）B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③

 

．
（2）設(shè)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)≥

 

．
（3）D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是

 

．
（4）在C裝置中，經(jīng)過一段時間的強(qiáng)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(xué)方程式

 

．
（5）E裝置中除鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為

 

．
A．水洗分液法       B．蒸餾法        C．過濾法        D．結(jié)晶法
（6）工業(yè)上氯氣采用電解飽和食鹽水的方法來獲得．若要獲取標(biāo)況下11.2×10³m³的氯氣，將同時獲得

 

噸NaOH．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗題

分析：在加熱條件下，實驗室用濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制取氯氣，在光照條件下，甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成氯代烴和氯化氫，生成的黑色小顆粒為碳單質(zhì)，氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘離子氧化生成碘單質(zhì)，最后生成的氯化氫溶于水得到鹽酸，互不相溶的液體采用分液的方法分離，再結(jié)合氯氣和氫氧化鈉之間的關(guān)系式計算．

解答： 解：（1）在加熱條件下，二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，同時生成的氯氣中還含有水分，濃硫酸具有吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性，所以B裝置除了控制氣流速度、均勻混合氣體外，還有干燥作用，故答案為：干燥混合氣體；
（2）氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設(shè)V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則應(yīng)保證甲烷被完全取代，x應(yīng)大于或等于4，故答案為：4；
（3）氯氣具有強(qiáng)氧化性，能將碘離子氧化生成碘單質(zhì)，所以D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收過量的氯氣，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(qiáng)光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl，故答案為：CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl；
（5）鹽酸和有機(jī)物不能互溶，所以可以采用分液的方法分離，故選A；
（6）設(shè)氫氧化鈉的質(zhì)量為x，
電解飽和食鹽水的方程式為：2NaCl+2H₂O=Cl₂↑+H₂↑+2NaOH
                                  22.4L     80g
                              11.2×10⁶L     x
 22.4L：80g=11.2×10⁶L：x
x=

80g×11.2×106L

22.4L

=4×10⁷g=40噸，
故答案為：40．

點評：本題考查了氯氣在制取及氯代烴的制備，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，會從整體上分析各個裝置發(fā)生的反應(yīng)、各個裝置作用，知道甲烷和氯氣反應(yīng)中氫原子和氯氣分子之間的關(guān)系式，題目難度中等．