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)計的模擬裝置如圖所示：

根據(jù)要求填空：
（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(shè)

V(CI2)

V(CH4)

=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)

大于或等于4

．
（3）E裝置的作用是

CD

（填編號）．
A．收集氣體  B．吸收氯氣C．防止倒吸  D．吸收氯化氫
（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(xué)方程式：

CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl

．
（5）E裝置除生成鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為

分液

．該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為

a，b

（填編號）
a．CH₄　　b．CH₃Cl　　c．CH₂Cl₂　　d．CHCl₃　　e．CCl₄．

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(yīng)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(yīng)，生成多種氯代烴和HCl，在強光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl，生成的黑色小顆粒為炭黑，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．

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(yīng)，反應(yīng)特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl，設(shè)

V(CI2)

V(CH4)

=x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)保證甲烷被完全取代，x應(yīng)大于或等于4，故答案為：大于或等于4；
（3）生成的HCl極易溶于水，導(dǎo)致干燥管可起到防止倒吸的作用，故答案為：CD；
（4）生成的黑色小顆粒為炭黑，在強光照射下可發(fā)生CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl，故答案為：CH₄+2Cl₂

光照

C+4HCl；
（5）最后從D中分離出的氣體有HCl易溶于水，可用分液的方法分離，可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等氣體，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，
故答案為：分液；a、b．

點評：本題考查氯氣的制備以及甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，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．