Question

3．某同学设计实验探究工业制乙烯原理和乙烯的主要化学性质，实验装置如图所示：
（1）工业制乙烯的实验原理是，烷烃（液态）在催化剂和加热条件下发生反应生成不饱和烃，例如，石油分馏产物之一的十六烷烃发生如下反应（反应式已配平）：
C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化剂}$C₈H₁₈+甲；甲$→_{△}^{催化剂}$4乙
甲的分子式为C₈H₁₆；有42g乙加聚而成的高分子化合物的质量是42g．
（2）写出B装置中反应化学方程式：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
（3）查阅资料得知，乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应生成二氧化碳，写出开始时D装置中发生反应的离子方程式是Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（4）为了探究溴与乙烯反应是加成反应而不是取代反应，可以测定B装置里溶液反应前后的酸性强弱，简述理由：乙烯与溴若发生取代反应，则必然生成溴化氢，溴化氢溶于水显酸性；
（5）除去甲烷中乙烯的方法是B（填序号）．
A．将气体通和装水的洗气瓶中            B．将气体通过装溴水的洗气瓶中
C．将气体通过装酸性KMnO₄溶液的洗气瓶中  D．将气体通过装NaOH溶液的洗气瓶中．

Answer 1

分析 石油裂化属于化学反应，遵循原子个数守恒，C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化剂}$C₈H₁₈+甲，所以甲分子式为：C₈H₁₆；依据方程式：C₈H₁₆$→_{△}^{催化剂}$4乙，结合原子个数守恒可知，乙为：C₂H₄，根据实验装置图可知，A中产生的乙烯与B中的溴水发生加成反应，使溴水退色，乙烯被高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳，C中溶液也退色，生成的二气氧化碳使D中的澄清石灰水变浑，装置最后多余的乙烯可以用排水法收集，
（1）依据原子个数守恒判断甲、乙物质，根据元素守恒进行计算；
（2）乙烯含有碳碳双键，能够与溴发生加成反应；
（3）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀；
（4）乙烯与溴若发生取代反应，则必然生成溴化氢，溴化氢溶于水显酸性；
（5）甲烷性质稳定，乙烯含有C=C双键，能发生加成反应和氧化反应，可用溴水除杂，注意除杂时不能引入新的杂质．

解答 解：石油裂化属于化学反应，遵循原子个数守恒，C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化剂}$C₈H₁₈+甲，所以甲分子式为：C₈H₁₆；依据方程式：C₈H₁₆$→_{△}^{催化剂}$4乙，结合原子个数守恒可知，乙为：C₂H₄，根据实验装置图可知，A中产生的乙烯与B中的溴水发生加成反应，使溴水退色，乙烯被高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳，C中溶液也退色，生成的二气氧化碳使D中的澄清石灰水变浑，装置最后多余的乙烯可以用排水法收集，
（1）根据上面的分析可知，甲分子式为：C₈H₁₆，乙烯发生加聚反应，总质量不变，所以42g乙烯加聚而成的高分子化合物的质量是42g；
故答案为：C₈H₁₆；42；
（2）乙烯含有碳碳双键，能够与溴发生加成反应而使溴水褪色，方程式为：CH₂=CH₂+Br₂→CH₃Br-CH₃Br，
故答案为：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
（3）乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳，二氧化碳能够与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，反应的离子方程式为Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，
故答案为：Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（4）乙烯与溴若发生取代反应，则必然生成溴化氢，溴化氢溶于水显酸性；
故答案为：乙烯与溴若发生取代反应，则必然生成溴化氢，溴化氢溶于水显酸性；
（5）A．甲烷、乙烯不溶于水，且常温下与水都不反应，不能用于鉴别和除杂；
B．乙烯含有C=C双键，能与溴水发生加成反应生成二溴乙烷液体，甲烷不与溴水反应，所以可用溴水除去甲烷中混有的乙烯，可以鉴别甲烷与乙烯；
C．甲烷与高锰酸钾不反应，乙烯能够与高锰酸钾反应使其褪色，可以鉴别二者；但是乙烯被氧化生成和二氧化碳气体，不能用于除杂；
D．甲烷、乙烯都不溶于氢氧化钠溶液，不能用来鉴别和除杂；
故答案为：B．

点评 本题考查了乙烯的制备和性质的检验，熟悉裂化的原理及原子个数守恒规律、乙烯的性质是解题关键，题目难度不大．