Question

【題目】圖1是丁烷()裂化的實(shí)驗(yàn)流程。連接好裝置后，需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有：①檢查裝置的氣密性、②排出裝置中的空氣、③給裝置加熱等。后面的裝置以及鐵架臺(tái)等已省略，能將烴氧化成和是烷烴裂化的催化劑，裂化反應(yīng)有。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)寫(xiě)出甲烷與氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________。

(2)若對(duì)反應(yīng)后裝置中的混合物(溴水足量)按圖2所示流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①分離操作Ⅰ和Ⅱ的名稱(chēng)分別是________、________(填字母)；

a.蒸發(fā) b.過(guò)濾 c.分液 d.蒸餾

②溶液的作用是__________________(用離子方程式表示)；

③已知B的碳原子數(shù)大于A的碳原子數(shù)，請(qǐng)寫(xiě)出B的名稱(chēng)：______________________。

(3)假設(shè)丁烷完全裂化，流經(jīng)D、G裝置中的氣體能完全反應(yīng)。當(dāng)E和F裝置的總質(zhì)量比反應(yīng)前增加了，G裝置的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了，則丁烷的裂化產(chǎn)物中甲烷和乙烷的物質(zhì)的量之比為_______。

Answer 1

【答案】 c d 1，2-二溴乙烷

【解析】

丁烷從A處進(jìn)入裝置，通過(guò)在B中產(chǎn)生氣泡的速率控制丁烷的通入速率，用C中的堿石灰將丁烷中混有的水蒸氣除去，丁烷在D中發(fā)生裂化反應(yīng)生成甲烷、乙烷、乙烯、丙烯。然后混合氣體到達(dá)E中，乙烯和丙烯含碳碳雙鍵，和溴反應(yīng)生成有機(jī)物1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷留在E中，甲烷和乙烷以及未反應(yīng)的丁烷通過(guò)F處理后在G中被氧化成二氧化碳和水。由此可知，E裝置中主要為1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷和未反應(yīng)的溴水，向混合物中加入亞硫酸鈉溶液后，亞硫酸鈉將溴還原留在水層里，有機(jī)層為1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷的混合物，兩種都是有機(jī)物，互溶在一起，用蒸餾的方法將它們分離，得到1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷，1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷繼續(xù)后續(xù)反應(yīng)，據(jù)此分析解答。

(1) 由能將烴氧化成和水可知，甲烷和CuO反應(yīng)的產(chǎn)物有二氧化碳和水，CuO自身被還原，產(chǎn)物為Cu，所以甲烷和氧化銅發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳、水和銅，化學(xué)方程式為，故答案為：；

(2)①由分析可知：操作I、操作Ⅱ分別是分液、蒸餾，故答案為：c；d；

②有還原性，溴有氧化性，在E中溶液和溴單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為，故答案為：；

③由上面的分析可知：A和B為1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙中的一種，已知B的碳原子數(shù)大于A的碳原子數(shù)，可知B為：，名稱(chēng)為：1，2-二溴丙烷，A為，名稱(chēng)為：1，2-二溴乙烷，故答案為：1，2-二溴乙烷；

(3)溴易揮發(fā)，所以F的作用是吸收溴、水蒸氣，當(dāng)E和F裝置的總質(zhì)量比反應(yīng)前增加了，說(shuō)明乙烯和丙烯的質(zhì)量為。設(shè)的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為y，則根據(jù)丁烷裂化方程式可知的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為y，所以。根據(jù)方程式分析可知，G中減少的質(zhì)量實(shí)際上就是生成物二氧化碳和水中O原子的質(zhì)量。再根據(jù)氧原子守恒可知，C2H6、CH4與氧化銅反應(yīng)需要的氧原子的物質(zhì)的量為，解得，則丁烷的裂化產(chǎn)物中甲烷和乙烷的物質(zhì)的量之比為：0.005mol:0.01mol=1:2，故答案為：1:2。