Question

【题目】丁烷的催化裂解可按下列两种方式进行：C4H10→C2H6+C2H4；C4H10→CH4+C3H6；某化学兴趣小组的同学为测定丁烷裂解气中CH4的物质的量，设计实验如图所示：

(注：CuO能将烃氧化成CO2和H2O； Al2O3是催化剂，G后面装置已省略。)

如图连接好装置后，需进行的实验操作有：①给D、G装置加热；②检查整套装置的气密性；③排尽装置中的空气。

（1）这三步操作的先后顺序依次是： 。

（2）B装置所起的作用是 。

（3）写出C2H6在G中的化学方程式： 。

（4）实验室中对E装置中的混和物按下图操作：

①操作I中用到玻璃仪器是 ，写出M的分子式 。

②亚硫酸钠溶液的作用是(用离子方程式表示) 。

（5）假定丁烷完全裂解，流经各装置中的气体能完全反应，当(E和F)装置的总质量比反应前增加了15.4g，G装置中固体质量减少了30.4g，则丁烷的裂解产物中n(CH4)= 。

Answer 1

【答案】（1）②③①；

（2）控制气体流速；

（3）C2H6+ 7CuO2CO2 + 3H2O + 7Cu

（4）①分液漏斗、烧杯；C2H4Br2；②SO32- +Br2+ H2O = SO42- + 2Br- + 2H+

（5）0.3 mol

【解析】

试题分析：（1）应先检查整套装置的气密性，排出装置中的空气，再给D、G装置加热，所以正确的操作顺序为：②③①，故答案为：②③①；

（2）B装置中盛有水，可以通过观察B中产生的气泡快慢来控制气体的流速，故答案为：通过观察气泡，调节K，控制气体流速；

（3）加热条件下，C2H6和CuO发生氧化还原反应生成二氧化碳、Cu和水，反应的方程式为C2H6+7CuO2CO2+3H2O+7Cu，故答案为：C2H6+7CuO2CO2+3H2O+7Cu；

（4）混合物中含有单质溴、水、1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷，加入亚硫酸钠，亚硫酸钠被溴氧化生成硫酸钠，同时生成NaBr，从而除去单质溴，1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷都不溶于水，溶液分层，采用分液的方法分离出混合物和有机层，互溶的1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷采用蒸馏的方法分离，根据N在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应生成C3H4，可知N为1，2-二溴丙烷，所以M为1，2-二溴乙烷，

①根据上面的分析可知，操作I为分液，用到玻璃仪器是分液漏斗、烧杯，M为1，2-二溴乙烷，其分子式为C2H4Br2，故答案为：分液漏斗、烧杯；C2H4Br2；

②亚硫酸钠溶液的作用是除去溴单质，反应的离子方程式为SO32-+Br2+H2O=SO42-+2Br-+2H+，故答案为：SO32-+Br2+H2O=SO42-+2Br-+2H+；

（5）丁烷的裂解中生成的乙烯和乙烷的物质的量相等，生成的甲烷和丙烯的物质的量相等，E、F吸收的是烯烃，设C2H4的物质的量为x，C3H6的物质的量为y，乙烷和甲烷的物质的量分别是x、y，则：28x+42y=15.4g，G减少的质量是氧化铜中的氧元素质量，乙烷和甲烷和氧化铜反应需要的氧原子的物质的量为：2(2x+y)+=，解得：x=0.1mol、y=0.3mol，所以n(CH4)=n(C3H6)=0.3mol，故答案为：0.3 mol。