题目内容
【题目】溴乙烷在不同溶剂中与NaOH发生不同类型的反应,生成不同的反应产物。
某同学依据溴乙烷的性质,用如图实验装置(铁架台、酒精灯略)验证取代反应和消去反应的产物,请你一起参与探究。
实验操作Ⅰ:在试管中加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液和5 mL 溴乙烷,振荡。
实验操作II:将试管如图固定后,水浴加热。
(1)用水浴加热而不直接用酒精灯加热的原因是_______________________________。
(2)观察到_________________________现象时,表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应。
(3)鉴定生成物中乙醇的结构,可用的波谱是_________________________________。
(4)为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应,在你设计的实验方案中,需要检验的是______________________,检验的方法是_____________(需说明:所用的试剂、简单的实验操作及预测产生的实验现象)。
【答案】溴乙烷沸点低,减少溴乙烷的损失 试管内溶液静置后不分层 红外光谱、核磁共振氢谱 生成的气体 将生成的气体先通过盛有水的试管,再通入盛有KMnO4溶液的试管,KMnO4溶液褪色(或直接通入溴的四氯化碳溶液)
【解析】
溴乙烷与氢氧化钠反应生成乙醇与溴化钠,反应方程式为CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr。
(1)溴乙烷沸点低,溴乙烷易挥发,用水浴加热热均匀,减少溴乙烷的损失,故答案为溴乙烷沸点低,减少溴乙烷的损失;
(2)溴乙烷不溶于水,开始溶液分层,生成的产物乙醇、溴化钠都易溶于水,当溶液分层消失,表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应,故答案为试管内溶液静置后不分层;
(3)乙醇分子结构中有三种氢原子,它们的比为3:2:1,利用红外光谱、核磁共振氢谱可检测,故答案为红外光谱、核磁共振氢谱;
(4)无论发生取代反应还是消去反应,溶液中都会产生Br-,但生成的有机物不同,溴乙烷发生消去反应生成乙烯,所以应检验生成的有机物乙烯;检验乙烯可根据其能使酸性KMnO4溶液或溴水褪色的原理来进行,可以采用洗气的装置,观察到酸性KMnO4溶液褪色且有气泡产生,溴水或溴的四氯化碳溶液褪色即可,
故答案为生成气体;将生成的气体先通过盛有水的试管,再通入盛有KMnO4溶液的试管,KMnO4溶液褪色(或直接通入溴的四氯化碳溶液,溴水褪色)。
【题目】以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
I:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) △H=+206.0kJ·mol-1
II:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H=-129.0kJ·mol-1
(1)一定温度下,在容积2L且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物发生反应I,一段时间后达到平衡。
容 器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1molCH4、1molH2O | a molCH4、a molH2O、b molCO、c molH2 |
经测定甲容器经过5min达到平衡,平衡后甲中气体的压强为开始的1.2倍,若要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则b的取值范围为__________。
(2)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为10L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的反应速率为______。
②100℃时反应I的平衡常数为____________。
(3)若在恒温恒压容器内进行反应II,下列能说明该反应达到平衡状态的有________(填序号)。
A.有2个H—H键生成的同时有 3个C—H键断裂
B.CO百分含量保持不变
C.容器中混合气体的压强保持不变
D.容器中混合气体的密度保持不变
(4)在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下,将amol CO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是__________(填序号)。
A.c(H2) 减少 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.n(CH3OH) 增加 D.减小 E.平衡常数K增大