题目内容
丁烷在一定条件下裂解可按两种方式进行：C4H10
C2H6+C2H4，C4H10
CH4+C3H6．如图是某化学兴趣小组进行丁烷裂解的实验流程．（注：CuO能将烃氧化成CO2和H2O，G后面装置与答题无关，省略）
按上图连好装置后，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排出装置中的空气等 …
（1）这三步操作的先后顺序依次是______．
（2）氧化铝的作用是______，写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式______
【答案】分析：（1）应先检验气密性，赶出内部气体，再加热；
（2）氧化铝作催化剂，加热条件下，甲烷能被氧化铜氧化生成二氧化碳；
（3）通过观察气泡，控制气体流速；
（4）混合物中含有有机物和溴，向混合物中加入亚硫酸钠溶液后，溶液分层，采用分液的方法分离出混合物和有机层，互溶的液体采用蒸馏的方法分离，分离出A和B，B和氢氧化钠溶液反应生成C，在加热、铜作催化剂的条件下，C
被氧化生成D，则C为醇，B是氯代烃，D是醛；
①互不相溶的液体采用分液的方法分离，互溶的液体采用蒸馏的方法分离；
②D的氢核磁共振谱图上只有一种峰，说明D只有一种氢原子；
③亚硫酸钠具有还原性，能和强氧化性物质溴反应而除去溴；
（5）E、F吸收的是烯烃，G减少的质量是氧化铜中的氧元素质量，丁烷的裂解中，生成乙烯的物质的量和乙烷的物质的量相等，甲烷和丙烯的物质的量相等，再结合原子守恒计算甲烷和乙烷的物质的量之比；
解答：解：（1）应先检验气密性，赶出内部气体，再给D、G装置加热；
故答案为：②③①；
（2）氧化铝作催化剂，加热条件下，甲烷和氧化铜反应生成二氧化碳、水和铜，反应方程式为：CH4+4CuO
CO2+2H2O+4Cu；
故答案为：催化剂、CH4+4CuO
CO2+2H2O+4Cu；
（3）B装置所起的作用是通过观察气泡，控制气体流速；
故答案为：通过观察气泡，调节K，控制气体流速；
（4）混合物中含有有机物和溴，向混合物中加入亚硫酸钠溶液后，溶液分层，采用分液的方法分离出混合物和有机层，互溶的液体采用蒸馏的方法分离，分离出A和B，B和氢氧化钠溶液反应生成C，在加热、铜作催化剂的条件下，C
被氧化生成D，则C为醇，B是氯代烃，D是醛；
①互不相溶的液体采用分液的方法分离，互溶的液体采用蒸馏的方法分离，所以操作I、操作II分别是分液、蒸馏，故答案为：分液，蒸馏；
②D的氢核磁共振谱图上只有一种峰，说明D只有一种氢原子，且D是醛，所以是乙二醛，结构简式为：
，故答案为：
；
③亚硫酸钠具有还原性，能和强氧化性物质溴反应而除去溴，故答案为：除去有机物中溶解的Br2；
（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，G减少的质量是氧化铜中的氧元素质量，
设X为C2H4的物质的量，y为C3H6的物质的量，则乙烷和甲烷的物质的量分别是x、y，
28x+42y=0.7g
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=y=0.07mol
故答案为：1：1．
点评：本题考查实验操作、实验计算、物质分离和提纯的方法等知识点，难点是计算甲烷和甲烷的物质的量之比，明确质量增加的量和质量减少的量分别是什么物质是解本题的关键，难度较大．
（2）氧化铝作催化剂，加热条件下，甲烷能被氧化铜氧化生成二氧化碳；
（3）通过观察气泡，控制气体流速；
（4）混合物中含有有机物和溴，向混合物中加入亚硫酸钠溶液后，溶液分层，采用分液的方法分离出混合物和有机层，互溶的液体采用蒸馏的方法分离，分离出A和B，B和氢氧化钠溶液反应生成C，在加热、铜作催化剂的条件下，C
被氧化生成D，则C为醇，B是氯代烃，D是醛；
①互不相溶的液体采用分液的方法分离，互溶的液体采用蒸馏的方法分离；
②D的氢核磁共振谱图上只有一种峰，说明D只有一种氢原子；
③亚硫酸钠具有还原性，能和强氧化性物质溴反应而除去溴；
（5）E、F吸收的是烯烃，G减少的质量是氧化铜中的氧元素质量，丁烷的裂解中，生成乙烯的物质的量和乙烷的物质的量相等，甲烷和丙烯的物质的量相等，再结合原子守恒计算甲烷和乙烷的物质的量之比；
解答：解：（1）应先检验气密性，赶出内部气体，再给D、G装置加热；
故答案为：②③①；
（2）氧化铝作催化剂，加热条件下，甲烷和氧化铜反应生成二氧化碳、水和铜，反应方程式为：CH4+4CuO
CO2+2H2O+4Cu；故答案为：催化剂、CH4+4CuO
CO2+2H2O+4Cu；（3）B装置所起的作用是通过观察气泡，控制气体流速；
故答案为：通过观察气泡，调节K，控制气体流速；
（4）混合物中含有有机物和溴，向混合物中加入亚硫酸钠溶液后，溶液分层，采用分液的方法分离出混合物和有机层，互溶的液体采用蒸馏的方法分离，分离出A和B，B和氢氧化钠溶液反应生成C，在加热、铜作催化剂的条件下，C
被氧化生成D，则C为醇，B是氯代烃，D是醛；
①互不相溶的液体采用分液的方法分离，互溶的液体采用蒸馏的方法分离，所以操作I、操作II分别是分液、蒸馏，故答案为：分液，蒸馏；
②D的氢核磁共振谱图上只有一种峰，说明D只有一种氢原子，且D是醛，所以是乙二醛，结构简式为：
，故答案为：；③亚硫酸钠具有还原性，能和强氧化性物质溴反应而除去溴，故答案为：除去有机物中溶解的Br2；
（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，G减少的质量是氧化铜中的氧元素质量，
设X为C2H4的物质的量，y为C3H6的物质的量，则乙烷和甲烷的物质的量分别是x、y，
28x+42y=0.7g
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=y=0.07mol
故答案为：1：1．
点评：本题考查实验操作、实验计算、物质分离和提纯的方法等知识点，难点是计算甲烷和甲烷的物质的量之比，明确质量增加的量和质量减少的量分别是什么物质是解本题的关键，难度较大．
练习册系列答案
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①操作I、操作II分别是 ▲
、
▲