Question

16．某研究小性学习小组的同学欲用如图所示的装置完成下列实验，验证制得的乙烯气体中含有SO₂、CO₂、水蒸气；确定乙烯与单质溴能否反应及反应类型．
（1）写出生成上述无机副产物的化学方程式C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（2）为实现上述目的，装置连接的预期顺序（各装置限用一次）为FA→B→E→CD．
（3）实验中，混合浓硫酸与乙醇的方法是浓硫酸慢慢加到另一种物质中；加热F装置时必须使液体温度170℃．
（4）验证有CO₂生成的装置中产生的现象是澄清石灰水变浑浊，有同学通过分析安装后的实验装置构成后认为，仅由该装置内现象无法确定生成物中是否含有CO₂，该同学作出此判断的依据是SO₂也能使澄清石灰水变浑浊．
（5）改进装置设计中可能存在的所有缺陷后，当C中现象为溴的四氯化碳溶液颜色会逐渐褪色，表明单质溴要与乙烯反应；若D中溶液有淡黄色沉淀表明C中发生的是取代反应；若D没有出现前面所描述的现象时，表明C中发生的是加成反应．

Answer 1

分析 本题是以乙醇与浓硫酸混合加热至170℃制乙烯为载体，探究乙烯与溴反应原理，因浓硫酸的强氧化性和脱水性，制乙烯的同时有副产物SO₂、CO₂生成，因SO₂的还原性影响乙烯与溴的加成反应，故需要先除溴和CO₂，再验证乙烯与溴的反应，具体流程是先利用A中NaOH溶液吸收SO₂和CO₂，并用B装置中的澄清石灰水检验两气体是否完全除去，再利用E装置进行干燥，最后通入C装置与溴反应，并结合D中硝酸银溶液验证反应原理，据此可作答；
（1）因浓硫酸的脱水性，乙醇与浓硫酸混合后有少量碳生成，碳再浓硫酸混合加热得到SO₂和CO₂，结合质量守恒可写出此反应的化学方程式；
（2）根据实验目的及题干信息，应该先用氢氧化钠溶液除去SO₂、CO₂，再用澄清石灰水检验杂质是否除尽，然后用浓硫酸干燥乙烯，再用溴的四氯化碳溶液检验乙烯的性质，用D检验是否有溴化氢生成从而判断乙烯与溴的反应类型；
（3）类比浓硫酸的稀释方法解答，即应该将浓硫酸加入乙醇中，乙醇与浓硫酸混合加热制乙烯的温度是170℃；
（4）CO₂能使澄清石灰水变浑浊，可利用B中澄清石灰水检验，混合气体中SO₂也能使澄清石灰水变浑浊；
（5）溴的四氯化碳溶液显红棕色，如果乙烯能与溴反应，随着反应的进行，消耗的溴越来越多，溶液的颜色会变浅直至褪色，如果乙烯与溴发生加成反应，C中无气体逸出，如果发生取代反应，只会有HBr气体生成进入D中，可结合反应的现象判断．

解答 解：（1）因浓硫酸的强氧化性，乙醇脱水生成的碳和浓硫酸反应的化学方程式为C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，故答案为：C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（2）为得到纯净的乙烯，应用NaOH溶液除去SO₂、CO₂，（并用石灰水检验是否除尽），然后用硫酸铜粉末或CaCl₂干燥；乙烯与单质溴之间可能发生加成反应，也可能发生取代反应，若是取代反应，则会有HBr生成，HBr与AgNO₃溶液反应会产生浅黄色沉淀，所以装置连接顺序为：F→A→B→E→C→D，故答案为：A→B→E→C；
（3）浓硫酸密度大于乙醇，且混合过程中放热大量热，所以应该将浓硫酸加入乙醇中，混合加热到170℃时有乙烯生成，故答案为：浓硫酸；170℃；
（4）CO₂遇澄清石灰水变浑浊，SO₂也能使澄清石灰水变浑浊，因此无法确定生成物中一定有CO₂，故答案为：澄清石灰水变浑浊；SO₂也能使澄清石灰水变浑浊；
（5）乙烯与溴反应后，溴的四氯化碳溶液颜色会逐渐褪色，如果溴与乙烯发生的是取代反应，生成的溴化氢遇硝酸银溶液会生成淡黄色沉淀，如果发生的是加成反应，D中无现象，故答案为：溴的四氯化碳溶液颜色会逐渐褪色；淡黄色沉淀；加成．

点评 本题考查了乙烯的实验室制备和性质的检验，明确制备原理是解题关键，注意掌握乙醇的化学性质、乙烯性质及检验方法，题目难度不大．