甲烷和氯气反应的化学方程式
2021-04-01 17:08:08
甲烷和氯气反应的化学方程式
一．定义与公式
定义:甲烷和氯气在光照的条件下反应生成氯甲烷，方程式:$\mathrm{CH}_{4}+\mathrm{Cl}_{2}$=光照=$\mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl}$定义:甲烷和氯气在光照的条件下反应生成二氯甲烷，方程式:$\mathrm{CH}_{4}+\mathrm{Cl}_{2}$=光照=$\mathrm{CH}_{2} \mathrm{Cl}_{2}$
定义:甲烷和氯气在光照的条件下反应生成三氯甲烷，方程式:$\mathrm{CH}_{4}+\mathrm{Cl}_{2}$=光照=$\mathrm{CHCl}_{3}$
定义:甲烷和氯气在光照的条件下反应生成四氯甲烷，方程式:$\mathrm{CH}_{4}+\mathrm{Cl}_{2}$=光照=$\mathrm{CCl}_{4}$
二．例题
例题1:
写出甲烷和氯气在光照的条件下反应的所有生成物及化学式。
答:氯甲烷:$\mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl}$，二氯甲烷:$\mathrm{CH}_{2} \mathrm{Cl}_{2}$₂，三氯甲烷:$\mathrm{CHCl}_{3}$，四氯甲烷:$\mathrm{CCl}_{4}$。
例题2：
甲烷和氯气发生的一系列反应都是取代反应，写出第一步反应的化学方程式
光
$\underline{\mathrm{CH}}_{4}+\mathrm{Cl}_{2} \rightarrow \rightarrow \mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl}+\mathrm{HCl}$
答案：
分析 甲烷和氯气发生反应，甲烷分子中的氢原子被氯离子取代，生成氯代甲烷和氯化氢，该反应为取代反应；甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，据此写出反应的化学方程式．
解答 解：甲烷和氯气发生反应，甲烷分子中的氢原子被氯离子取代，生成氯代甲烷和氯化氢，该反应为取代反应，甲烷分子中的氢原子被氯气分子中的氯原子
取代，生成一氯甲烷和氯化氢，反应方程式为：光
$\mathrm{CH}_{4}+\mathrm{Cl}_{2} \rightarrow \rightarrow \mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl}+\mathrm{HCl}$，故
光
答案为：取代；$\mathrm{CH}_{4}+\mathrm{Cl}_{2} \rightarrow \rightarrow \mathrm{CH}_{3} \mathrm{Cl}+\mathrm{HCl}$
点评 本题考查甲烷的取代反应，题目难度不大，注意甲烷与氯气发生取代反应的特点以及生成物的性质，试题侧重基础知识的考查，培养了学生的灵活运用能力．
例题3：
Ⅰ．探究甲烷与氯气反应的反应条件及反应类型
分别用铁架台固定好如图所示装置．其中甲试管用预先准备好的黑色纸套套上，丙、丁试管用点燃的镁条照射，乙试管放在自然光下．
（1）实验用饱和食盐水的理由是：反应速率减慢，使反应平稳
（2）从量筒内黄绿色气体颜色变浅，量筒内液面上升现象推断Cl2与CH4开始了反应；
（3）写出由甲烷与氯气反应生成的有机物为正四面体结构的化学反应方程式
光照
$\mathrm{CH}_{4}+4 \mathrm{Cl}_{2} \rightarrow \rightarrow \mathrm{CCl}_{4}+4 \mathrm{HCl}$
（4）用丁中$\mathrm{AgNO}_{3}$溶液中出现白色沉淀判断反应类型是否可靠否（填是或否）
Ⅱ．化合物A的结构简式为：
它是汽油燃烧品质抗震性能的参照物．其中A的同分异构体中含氢原子种类最少的一种结构简式为：
．
答案：
分析 Ⅰ．（1）减小反应物浓度，反应速率减慢；
（2）甲烷发生取代反应生成氯化氢，氯气消耗所以量筒内颜色变浅，气体减少所以压强减小，量筒内的压强减小，反应生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油液体；
（3）反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，其中CCl4为正四面体结构；
（4）氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，含有氯离子；
Ⅱ．A的同分异构体中含等效氢原子种类最少的一种物质为2，2，3，3-四甲基丁烷．
解答 解：Ⅰ．（1）实验用饱和食盐水代替纯水，稀释水的浓度，减慢反应速率，使反应平稳，
故答案为：反应速率减慢，使反应平稳；
（2）甲烷发生取代反应生成氯化氢，氯气消耗所以量筒内颜色变浅，气体减少所以压强减小，量筒内的压强减小，量筒内液面上升．因生成的HCl易溶于水，溶液中Cl-浓度增大，使氯化钠的溶解平衡逆向移动，反应生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油液体，所以看到的现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，量筒内黄绿色气体颜色变浅，量筒内液面上升；
故答案为：量筒内黄绿色气体颜色变浅，量筒内液面上升；
