Question

11．丁烷催化裂解可按两种方式进行：C₄H₁₀→C₂H₆+C₂H₄；C₄H₁₀→CH₄+C₃H₆，某化学兴趣小组为了测定裂解气中CH₄和C₂H₆的比例关系，设计实验如图所示：

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排出装置中的空气等…
注：CuO能将烃氧化成CO₂和H₂O；G后面装置已省略．Al₂O₃是烷烃裂解催化剂．
（1）这三步操作的先后顺序依次是②③①．
（2）简要说明排空气的方法打开开关K，使丁烷气体流经各装置．
（3）B装置所起的作用是通过观察气泡，调节开关K，控制气流．
（4）写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu．
（5）若对E装置中的混和物再按图流程实验：

①分离操作Ⅰ、Ⅱ的方法是：Ⅰ分液，Ⅱ蒸馏．
②Na₂SO₃溶液的作用是（用离子方程式表示）SO₃^2-+Br₂+H₂O=2H⁺+SO₄^2-+2Br^-．
（6）假定丁烷完全裂解，流经各装置中的气体能完全反应，该实验要测定的数据有：①E和F装置的总质量反应前后的变化量；②G装置中固体质量反应前后的变化量．

Answer 1

分析 （1）根据实验时应先检验气密性，赶出内部气体，再加热；
（2）根据可燃气体的验纯操作方法分析；
（3）通过观察气泡，可以控制气体的流速；
（4）甲烷和氧化铜发生氧化还原反应生成二氧化碳、铜和水；
（5）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；
②亚硫酸钠具有还原性，能和溴反应除去溴．
（6）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的物质的量；

解答 解：（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）打开K，使丁烷气依次流经各装置，
故答案为：打开K，使丁烷气依次流经各装置；
（3）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；
（4）甲烷和氧化铜发生氧化还原反应生成二氧化碳、铜和水，反应的化学方程式CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu，
故答案为：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu；
（5）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，分离出甲和乙，
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；
②亚硫酸钠具有还原性，能和强氧化性物质溴反应而除去溴，反应的离子方程式为：SO₃^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺，
故答案为：SO₃^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺．
（6）测定裂解气中CH₄和C₂H₆的比例关系，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的物质的量，该实验要测定的数据有：①E和F装置的总质量反应前后的变化量，
②G装置中固体质量反应前后的变化量，
故答案为：G装置中固体质量反应前后的变化量；

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，题目难度中等，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．