如图是丁烷裂解的实验流程:(提示:丁烷在一定条件下裂解的可能方程式为:C4H10$→ {△}^{催化剂}$C2H6+C2H4.C4H10$→ {△}^{催化剂}$CH4+C3H6)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-‥(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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

11．如图是丁烷裂解的实验流程：（提示：丁烷在一定条件下裂解的可能方程式为：
C₄H₁₀$→_{△}^{催化剂}$C₂H₆+C₂H₄，C₄H₁₀$→_{△}^{催化剂}$CH₄+C₃H₆）
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…‥

（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K，使丁烷气依次流经各装置
（3）写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式CH₄+4CuO$→_{△}^{Al_{2}O_{3}}$CO₂+2H₂O+4Cu
（4）若对E装置中的混合物（溴水足量），再按以下流程实验：

①分离操作Ⅰ和Ⅱ的名称分别是：Ⅰ分液、Ⅱ蒸馏，Na₂SO₃溶液的作用是（用离子方程式表示）SO₂^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺．
②已知B的碳原子数大于A的碳原子数，请写出B的结构简式CH₂BrCHBrCH₃．
（5）假定丁烷完全裂解当（E+F）装置的总质量比反应前增加了0.7g，G装置的质量减少了1.76g，则丁烷的裂解产物中甲烷和乙烷的物质的量之比n （CH₄）：n （C₂H₆）=1：1（假定流经D、G装置中的气体能完全反应）

分析打开K，气体通过B，B装置是根据气泡控制气体流速，C装置干燥丁烷，在氧化铝作催化剂条件下丁烷发生裂解反应生成烯烃和烷烃，E中溴水吸收烯烃，F干燥烷烃，G中烷烃和Cu在加热条件下发生氧化还原反应生成Cu，
（1）应先检验气密性，赶出内部气体，再加热；
（2）打开K，使丁烷气依次流经各装置；
（3）加热条件下，甲烷和CuO发生氧化还原反应生成二氧化碳、Cu和水；
（4）混合物中含有溴、水、溴代烃，加入亚硫酸钠，亚硫酸钠被溴氧化生成硫酸钠，同时生成NaBr，从而除去溴，然后采用分液方法分离，将有机层进行分馏得到有机物A、有机物B，向有机物中加入NaOH溶液，得到有机物C，C能发生氧化反应，则B发生水解反应生成C为醇，C被催化氧化得到醛D；
（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：打开K，气体通过B，B装置是根据气泡控制气体流速，C装置干燥丁烷，在氧化铝作催化剂条件下丁烷发生裂解反应生成烯烃和烷烃，E中溴水吸收烯烃，F干燥烷烃，G中烷烃和Cu在加热条件下发生氧化还原反应生成Cu，
（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）打开K，使丁烷气依次流经各装置，从而将空气排出，故答案为：打开K，使丁烷气依次流经各装置；
（3）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$→_{△}^{Al_{2}O_{3}}$CO₂+2H₂O+4Cu；
故答案为：CH₄+4CuO$→_{△}^{Al_{2}O_{3}}$CO₂+2H₂O+4Cu；
（4）混合物中含有溴、水、溴代烃，加入亚硫酸钠，亚硫酸钠被溴氧化生成硫酸钠，同时生成NaBr，从而除去溴，然后采用分液方法分离，将有机层进行分馏得到有机物A、有机物B，向有机物中加入NaOH溶液，得到有机物C，C能发生氧化反应，则B发生水解反应生成C为醇，C被催化氧化得到醛D；
①通过以上分析知，分离操作Ⅰ和Ⅱ的名称分别是：Ⅰ分液、Ⅱ蒸馏，亚硫酸钠具有还原性，能和强氧化性物质溴反应而除去溴，离子方程式为：SO₂^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺，
故答案为：分液；蒸馏；SO₂^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺；
②已知B的碳原子数大于A的碳原子数，说明B中碳原子个数是3、A中碳原子个数是2，B为1，2-二溴丙烷，B的结构简式CH₂BrCHBrCH₃，
故答案为：CH₂BrCHBrCH₃；
（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）+$\frac{6x+2y}{2}$=$\frac{1.76}{16}$，
解得：x=y=0.07mol
故答案为：1：1．

点评本题以丁烷裂解为载体考查实验基本操作、计算、物质的分离和提纯，明确流程图中各个装置的作用、物质分离和提纯方法的选取等知识点即可解答，难点是（5）题计算，明确质量增加的量和质量减少的量分别是什么物质是解（5）的关键，题目难度中等．

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