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

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。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:

1)检查该装置气密性的方法是:关闭止水夹和分液漏斗的活塞,                 ,证明装置气密性良好。

2)写出A装置中反应的离子方程式:____

3B装置有三种功能:控制气流速度;②____   

4)设氯气与甲烷的体积比V(Cl2) /V (CH4)=x,理论上欲获得最多的氯化氢,则x的取值范围是_  _______

5D装置的作用是除去    (填序号,下同),E装置放出的尾气含有   

    A. Cl2    B.CH3C1    C.CH2Cl2    D.CHCl3

6)设计实验:

  ①证明甲烷与氯气发生了取代反应:有同学认为只要检验装置E中是否存在Cl-就可以,但老师认为该装置有缺陷,否认了该同学的观点,老师的理由是       。该同学认真思考后,在AB之间增加的装置是   

  ②证明氧化性Cl2>Br2____   

答案

【答案】(14分)

1)往E中烧杯水至浸没干燥管的末端,点燃A处酒精灯,若E中有气泡生成,熄灭酒精灯后,在干燥管的末端形成一段水柱;

24H++2Cl-+ MnO2  Mn2++Cl2↑+2H2O

3将气体混合均匀;干燥混合气体;

4≥4

5AB

6制取的氯气中混合有氯化氢气体;BKBr溶液中通入Cl2,溶液变橙色。

【解析】

试题分析:(1)检查该装置气密性的方法是:关闭止水夹和分液漏斗的活塞,往E中烧杯水至浸没干燥管的末端,点燃A处酒精灯,若E中有气泡生成,熄灭酒精灯后,在干燥管的末端形成一段水柱,证明装置气密性良好,故答案为:往E中烧杯水至浸没干燥管的末端,点燃A处酒精灯,若E中有气泡生成,熄灭酒精灯后,在干燥管的末端形成一段水柱;

2A装置中,二氧化锰和浓盐酸反应生成了氯气,反应的离子方程式为4H+ +2Cl- + MnO2  Mn2+ +Cl2↑+2H2O,故答案为:4H+ +2Cl- + MnO2  Mn2+ +Cl2↑+2H2O

3B装置有三种功能:控制气流速度;使气体充分混合,除去氯气和甲烷中的水蒸气,故答案为:将气体混合均匀;干燥混合气体;

4)甲烷和氯气的反应属于取代反应,甲烷中的H原子可以全部被氯原子取代,全部取代后生成的氯化氢最多,因此V(Cl2) /V (CH4)≥4时,理论上欲获得最多的氯化氢,故答案为:≥4

5)卤素单质在有机溶剂中的溶解度较大,未反应的氯气会被四氯化碳吸收,出来的气体中主要含有氯化氢和一氯甲烷,通入水中,氯化氢被水吸收,尾气主要为一氯甲烷,故答案为:AB

6用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气中一定会含有一定量的氯化氢气体,因此不能通过检验装置E中是否存在Cl-来确定该反应是否属于取代反应,要达到实验目的,需要在AB之间增加一个除去氯气中氯化氢的装置,可以通过饱和食盐水来除去氯气中的氯化氢气体,故答案为:制取的氯气中混合有氯化氢气体;B

可以根据卤素间的置换反应设计实验证明氧化性Cl2>Br2,操作如下:向KBr溶液中通入Cl2,溶液变橙色,发生的反应为:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,故答案为:向KBr溶液中通入Cl2,溶液变橙色

考点:考查了甲烷的取代反应的实验、氯气的制备实验、氧化还原反应的相关知识。

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