(1)反应条件和反应物
反应条件为光照,反应物为甲烷与卤素单质。如甲烷与氯水、溴水不反应,但可以与氯气发生取代反应。
(2)反应产物
甲烷与氯气反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物,虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同,但很难出现全部是某一种产物的情况。
(3)反应特点
①连锁反应
甲烷的取代反应是一种连锁反应,即第一步反应一旦开始,后续反应立即进行。生成物中各物质均含有,其中HCl的物质的量最多。
②数量关系
CH4与Cl2发生取代反应时,每1 mol H被取代,消耗1 mol Cl2,同时生成1 mol HCl。即1 mol CH4与Cl2发生完全取代,消耗Cl2最多为4 mol。n(Cl2)=n(H)=n(HCl)。
[对点训练]
1.(2018·全国卷Ⅱ)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是( )