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8.1,2-二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,下图是实验室制备1,2-二溴乙烷并进行一系列相关实验的装置(加热及夹持设备已略).

有关数据列表如下:
乙醇1,2-二溴乙烷乙醚
状态无色液体无色液体[无色液体
密度/g/cm30.792.20.71
沸点/℃78.513234.6
熔点/℃-1309-1l6
请按要求回答下列问题:
(1)实验开始之前必要的操作是检查装置的气密性.
(2)A中反应的化学方程式CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O.
(3)实验过程中,若发现装置B中水沿导管G上升,则需进行的操作是停止加热,向烧杯E中加适量温水.
(4)装置D中品红溶液的作用是验证二氧化硫是否被除尽.
(5)反应过程中应用冷水冷却装置E,其主要目的是减少液溴挥发.
(6)判断该制备反应已经结束的最简单方法是装置E中小试管内的液体由红棕色变为无色;结果学生发现反应结束时,无水乙醇消耗量大大超过理论值,其原因是有副反应发生或反应过于剧烈,一部分乙烯没有充分反应就逸出(答出其中两条即可).

分析 实验室制备1,2-二溴乙烷流程:装置A中:乙醇在浓硫酸做催化剂、脱水剂条件下发生消去反应生成乙烯,反应方程式:CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O,安全瓶B可以防止倒吸;当堵塞时,气体不畅通,则在B中气体产生的压强将水压入直玻璃管G中,甚至溢出玻璃管,装置C中盛有氢氧化钠可以和制取乙烯中产生的杂质气体二氧化硫发生反应,除去乙烯中带出的酸性气体,装置D中品红溶液验证二氧化硫是否被除尽,液溴易挥发,反应过程中应用冷水冷却装置E,能减少液溴挥发,E装置中:乙烯与液溴发生加成反应生成1,2-二溴乙烷化学方程式为:CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br,反应剩余的溴化氢、溴等有毒,能够污染大气,需要进行尾气吸收,用F吸收,
(1)因反应过程中有气体参与,所以实验开始之前必要的操作是检查装置的气密性;
(2)装置A中的反应为乙醇在浓硫酸做催化剂、脱水剂条件下发生消去反应生成乙烯;
(3)如果B中压强增大,玻璃管中液面会上升,应停止加热,向烧杯E中加适量温水
(4)二氧化硫能使品红褪色;
(5)液溴易挥发,冷水冷却,能减少液溴挥发;由表中数据可知温度太低,1,2-二溴乙烷会凝结为固体;
(6)液溴为红棕色,产物1,2-二溴乙烷为无色,根据颜色变化判断反应是否结束;乙醇在浓硫酸作催化剂作用下会有乙醚等副产物生成,反应太剧烈时乙醇部分挥发;

解答 解:(1)因反应过程中有气体参与,所以实验开始之前必要的操作是检查装置的气密性,
故答案为:检查装置的气密性;
(2)装置A中的反应为乙醇在浓硫酸做催化剂、脱水剂条件下发生消去反应生成乙烯,反应方程式为CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O,
故答案为:CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O;
(3)如果B中压强增大,玻璃管G中液面会上升,可能产生乙烯的速率过快,导致E装置内乙烯和溴单质来不及完全反应逸出,导致压强增大,所以实验过程中,若发现装置B中水沿导管G上升,则需进行的操作是:停止加热减慢乙烯产生速率,向烧杯E中加适量温水提高E中反应速率,
故答案为:停止加热,向烧杯E中加适量温水;
(4)无水乙醇和浓硫酸混合液制备乙烯时,会有副产物二氧化硫生成,而二氧化硫能使品红褪色,所以用品红溶液检验二氧化硫是否被氢氧化钠吸收完全,
故答案为:验证二氧化硫是否被除尽;
(5)液溴易挥发,反应过程中应用冷水冷却装置E,能减少液溴挥发,
故答案为:减少液溴挥发;
(6)液溴为红棕色,产物1,2-二溴乙烷为无色,当反应结束时液溴全部转化为1,2-二溴乙烷,E中液体由红棕色变为无色;乙醇在浓硫酸作催化剂作用下会有乙醚等副产物生成,反应太剧烈时乙醇部分挥发,会导致无水乙醇消耗量大大超过理论值,
故答案为:装置E中小试管内的液体由红棕色变为无色;有副反应发生或反应过于剧烈,一部分乙烯没有充分反应就逸出.

点评 本题考查有机物1,2-二溴乙烷的制取实验设计,解答本题的关键是把握制备实验的原理,牢固把握实验基本操作以及除杂问题是解答该类题目的保证,题目难度中等.

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3.DME(二甲醚、CH3OCH3)是一种重要的清洁能源,可作为柴油的理想替代燃料和民用燃料,被誉为“二十一世纪的新能源”.另外,二甲醚还被广泛用作致冷剂、气雾剂以及有机化工中间体.
(1)工业上一步法制二甲醚的生产流程如下:

在一定的温度(230-280℃)、压强(2-10MPa)和催化剂作用下,反应器中进行下列一些反应:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.7kJ•mol-1
2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ•mol-1
①反应器中总反应式可表示为:3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),则该反应的△H=:-246.1kJ/mol.
②在生产过程中反应器必须要进行换热,以保证反应器的温度控制在230-2800C,其原因是因为这些反应均为放热反应,随着反应的进行,反应器内温度必升高.而温度升高,化学平衡向左移动,同时,温度不断升高,催化剂的活性将降低,均不利于二甲醚的合成.
(2)CO2是大气中含量最高的一种温室气体,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径.目前,由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展,其化学反应是:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H>0.判断该反应在一定条件下,体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是BD.
A.容器中密度不变          B.容器内压强保持不变
C.v(CO2):v(H2)=1:3      D.单位时间内消耗2molCO2,同时消耗1mol二甲醚
(3)如图为二甲醚燃料电池的工作原理示意图.请回答下列问题:

①A电极是正极.
②B电极上发生的电极反应式是CH3OCH3+3H2O-12e-═2CO2+12H+
③若燃料电池中通入二甲醚(沸点为-24.9℃)的速率为1.12L/min(标准状况),以该燃料电池作为电源电解2mol•L-1CuSO4溶液500mL,则通电30秒钟后理论上在阴极可析出金属铜7.2g(假设整个过程中,能量利用率为75%).

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