Question

11．为探究乙烯与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：在圆底烧瓶中加入适量的乙醇与浓硫酸的混合物，加热到170℃时生成乙烯．甲同学将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙烯与溴水发生了加成反应．乙同学发现甲同学实验中，圆底烧瓶中液体变黑，尾气夹杂有刺激性气味的气体，推测在制得的乙烯中还有可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应．请回答问题：
（1）甲同学设计的实验不能验证乙烯与溴发生加成反应，其理由是a c；
a．使溴水褪色的反应，未必是加成反应     b．使溴水褪色的反应，就是加成反应
c．使溴水褪色的物质，未必是乙烯         d．使溴水褪色的物质，就是乙烯
（2）乙同学推测此乙烯气中可能含有一种杂质气体是SO₂，验证过程中必须全部除去，于是设计了如下流程装置图用以证明自己的杂质猜想并验证乙烯与溴水的加成反应，写出装置内所放化学药品．

已知b瓶盛放氢氧化钠溶液，d瓶盛放溴水，而a c瓶盛放的化学药品相同，是品红溶液；写出①乙烯与溴水有关化学方程式CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br；②该杂质与溴水反应离子方程式SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．
（3）1928年德国化学家第尔斯和他的学生阿尔德首次发现和记载一种新型反应，他们因此获得1950年的诺贝尔化学奖，该反应被命名为第尔斯-阿尔德反应，简称DA反应．该反应是一种环加成反应，凡含有双键或三键的不饱和化合物，可以和链状或环状含共轭双烯体系发生1，4加成反应，通常生成一个六元环，该反应条件温和，产率很高，是有机化学合成反应中非常重要的碳碳键形成的手段之一，也是现代有机合成里常用的反应之一．乙烯与1，3-丁二烯（共轭双烯体系的代表物）在一定条件下能够发生DA反应，得到环己烯．请用键线式书写该方程式．写出环己烯的一种链状的同分异构体的结构简式CH≡CH（CH₂）₃CH₃．

Answer 1

分析 （1）用此法得到的乙烯内可能含有SO₂气体，因SO₂能将溴水还原而使之褪色，故溴水褪色不能证明是乙烯与溴水发生了加成反应；
（2）用此法得到的乙烯内可能含有SO₂气体，因SO₂能将溴水还原而使之褪色，故溴水褪色不能证明是乙烯与溴水发生了加成反应；应先用品红检验二氧化硫的存在，然后用碱除去二氧化硫，再用品红检验二氧化硫已经除尽，最后用溴吸收乙烯．
①乙烯中的官能团为双键，能够和溴加成反应，溴的红棕色褪去；
②二氧化硫具有还原性，溴单质具有氧化性，两者发生氧化还原反应，生成硫酸和氢溴酸；
（3）乙烯与1，3-丁二烯（共轭双烯体系的代表物）发生DA反应，生成环己烯，碳碳键用线段来表现，画出键线式，拐点和端点表示碳原子，碳原子，H不必标出；环己烯分子式为C₆H₁₀，一个环相当于一个双键，两个双键相当于一个三键，据此书写同分异构体的结构简式．

解答 解：（1）乙醇跟浓H₂SO₄温度过高反应，CH₃CH₂OH+4H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4SO₂↑+CO₂↑+7H₂O+C，用此法得到的乙烯内可能含有SO₂气体，因SO₂能将溴水还原而使之褪色，反应方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，溴水褪色不能证明是乙烯与溴水发生了加成反应，所以a、c正确，
故答案为：a c；
（2）根据元素守恒和还原性推断，乙烯气中可能含有一种杂质气体只能是SO₂，反应为：CH₃CH₂OH+4H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4SO₂↑+CO₂↑+7H₂O+C，b瓶盛放氢氧化钠溶液，d瓶盛放溴水，a c瓶盛放的化学药品相同，应该放品红，二氧化硫能使品红褪色，当a中品红褪色说明乙烯中含有二氧化硫，b瓶盛放氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，c瓶盛放品红，检验二氧化硫是否除尽，若不褪色证明已经除尽，
故答案为：SO₂； 品红（溶液）；
①溴水可以使d中溶液褪色，乙烯分子中碳碳双键变单键，断键处加上加成试剂原子溴原子，反应的化学方程式为：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br，
故答案为：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br；
②SO₂具有较强的还原性，它与溴水发生反应的化学方程式是SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，离子反应为：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-_-，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-_-；
（3）乙烯与1，3-丁二烯反应：CH₂=CHCH=CH₂+CH₂=CH₂→，键线式：拐点和端点表示碳原子，碳原子，H不必标出，所以反应为：，环己烯分子式为C₆H₁₀，一个环相当于一个双键，两个双键相当于一个三键，所以环己烯的一种链状的同分异构体的结构简式为：CH≡CH（CH₂）₃CH₃，
故答案为：； CH≡CH（CH₂）₃CH₃．

点评 本题考查乙烯的化学性质，充分考查学生的分析能力及灵活应用基础知识的能力，掌握反应原理、读取题干信息、正确书写方程式是解答关键，题目难度中等，注意乙烯的除杂和性质实验，注意与溴水反应的性质，注意同分异构体的书写方法．