Question

【題目】丁烷在一定條件下裂解可按兩種方式進行：

C4H10 C2H6 +C2H4,C4H10 CH4 +C3H6

如圖是某化學興趣小組進行丁烷裂解的實驗流程。(注：能將烴氧化成和，G后面裝置與答題無關，省略)

按上圖連好裝置后，需進行的實驗操作有：

①給D、G裝置加熱；②檢查整套裝置的氣密性；③排出裝置中的空氣等

(1)這三步操作的先后順序依次是______。

(2)氧化鋁的作用是______，甲烷與氧化銅反應的化學方程式是______。

(3)B裝置所起的作用是______。

(4)若對E裝置中的混合物(溴水足量)，再按以下流程實驗：

①操作Ⅰ、操作Ⅱ分別是______、______。

②溶液的作用是(用離子方程式表示)__________________________。

③已知B只有一種化學環境的氫原子，則B的結構簡式為__________________、

(5)假定丁烷完全裂解，當(E+F)裝置的總質量比反應前增加了1.82g，G裝置的質量減少了4.16g，則丁烷的裂解產物中甲烷和乙烷的物質的量之比______(假定流經D、G裝置中的氣體能完全反應)

Answer 1

【答案】②③① 催化劑 觀察并控制丁烷氣體的流速 分液 蒸餾 SO32-+Br2+H2O=2Br-+SO42-+2H+ 3:2

【解析】

（1）應先檢驗氣密性，趕出內部氣體，再加熱；
（2）根據氧化鋁在丁烷裂解反應中的作用解答；加熱條件下，甲烷能被氧化銅氧化生成二氧化碳；
（3）通過觀察氣泡，控制氣體流速；
（4）混合物中含有有機物和溴，向混合物中加入亞硫酸鈉溶液后，溶液分層，采用分液的方法分離出混合物和有機層，互溶的液體采用蒸餾的方法分離，分離出A和B，B和氫氧化鈉溶液反應生成C，在加熱、銅作催化劑的條件下，C被氧化生成D，則C為醇，B是氯代烴，D是醛；
①互不相溶的液體采用分液的方法分離，互溶的液體采用蒸餾的方法分離；
②亞硫酸鈉具有還原性，能和強氧化性物質溴反應而除去溴；
③丁烷通過裂解生成的烯有兩種，CH2=CH2和CH3CH=CH2，與Br2加成反應生成兩種產物BrCH2CH2Br、CH3BrCHCH2Br，以此分析；
（5）E、F吸收的是烯烴，G減少的質量是氧化銅中的氧元素質量，丁烷的裂解中，生成乙烯的物質的量和乙烷的物質的量相等，甲烷和丙烯的物質的量相等，再結合原子守恒計算甲烷和乙烷的物質的量之比。

（1）應先檢驗氣密性，趕出內部氣體，再給D、G裝置加熱，

故答案為：②③①；
（2）氧化鋁是丁烷裂解的催化劑；加熱條件下，甲烷和氧化銅反應生成二氧化碳、水和銅，反應方程式為CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu，
故答案為：催化劑；CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu；

（3）B裝置所起的作用是通過觀察氣泡，控制氣體流速，
故答案為：通過觀察氣泡，調節K，控制丁烷氣體的流速；
（4）混合物中含有有機物和溴，向混合物中加入亞硫酸鈉溶液后，溶液分層，采用分液的方法分離出混合物和有機層，互溶的液體采用蒸餾的方法分離，分離出A和B，B和氫氧化鈉溶液反應生成C，在加熱、銅作催化劑的條件下，C被氧化生成D，則C為醇，B是氯代烴，D是醛；
①互不相溶的液體采用分液的方法分離，互溶的液體采用蒸餾的方法分離，所以操作I、操作II分別是分液、蒸餾，
故答案為：分液；蒸餾；
②亞硫酸鈉具有還原性，能和強氧化性物質溴反應而除去溴，離子方程式為SO32-+Br2+H2O=2Br-+SO42-+2H+，

故答案為：SO32-+Br2+H2O=2Br-+SO42-+2H+；
③丁烷通過裂解生成的烯有兩種，CH2=CH2和CH3CH=CH2，與Br2加成反應生成兩種產物BrCH2CH2Br、CH3BrCHCH2Br，BrCH2CH2Br分子中四個H是完全相同的，則B是BrCH2CH2Br，
故答案為：BrCH2CH2Br；
（5）丁烷的裂解中生成的乙烯和乙烷的物質的量相等，生成的甲烷和丙烯的物質的量相等，
E、F吸收的是烯烴，G減少的質量是氧化銅中的氧元素質量，
設X為C2H4的物質的量，y為C3H6的物質的量，則乙烷和甲烷的物質的量分別是x、y，28g/molx+42g/moly=1.82g①，
乙烷和甲烷和氧化銅反應需要的氧原子的物質的量為2（2x+y）+=②，

聯立方程①②，解得：x=0.02mol，y=0.03mol
故答案為：3：2。