Question

【题目】某研究性学习小组设计实验用30mL浓硫酸与10mL无水乙醇共热制备乙烯气体、并测定乙醇转化成乙烯的转化率。已知生成的乙烯气体中含有SO2、CO2、乙醇和乙醚等杂质。有关数据如下：

	熔点/℃	沸点/℃	溶解性	颜色状态	密度g/cm3
乙醇	-114.1	78.3	与水、有机溶剂互溶	无色液体	0.79
乙醚	-116.2	34.5	不溶于水，易溶于有机溶剂	无色液体	0.7135

（1）制备乙烯

① 从A～E中选择必要的装置完成实验，并按气流方向连接的顺序为________（填仪器接口的字母编号）。

② D装置中发生反应的离子方程式_____________实验后，检验D溶液中含有CO32-的实验方案为______________。

③ E装置的主要作用是__________________。

（2）测定乙烯

反应结束后，用移液管移取C中溶液20mL（不考虑溶液体积变化）于锥形瓶中，先加入约2mL稀硫酸酸化．再用0.1000mol/L的Na2C2O4溶液滴定未反应完的KMnO4。

已知：C2H4 CO2+H2O；C2O42- CO2+H2O；MnO4-→Mn2+

④ 以下情况使得测定乙烯的量偏高的是（_____）

A．在用蒸馏水清洗碱式滴定管后，直接装Na2C2O4标准液

B.锥形瓶清洗干净后残有大量水珠

C.滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡

D．读数时，滴定前平视，滴定后俯视

⑤ 油定终点的现象为_______________。

⑥ 已知用去Na2C2O4溶液20.00mL，则乙醇转化成乙烯的转化率为___________。

Answer 1

【答案】 a→h i→f g→d SO2 + 2OH—=SO32— + H2O 、CO2 + 2OH—=CO32— + H2O 取少许D溶液于试管中，先滴加足量的双氧水，然后再加入一定量的硫酸，产生能使澄清石灰水浑浊的气体，则证明D溶液中含有CO32— 冷凝并收集乙醚 CD 溶液由粉红色变成无色，且半分钟内不变色。 2.91%

【解析】试题分析：本题以乙醇的消去反应生成乙烯为背景，考查化学反应方程式书写、离子检验方案设计、装置选择的原理、定量实验方案中误差的讨论、滴定终点的判断、定量实验计算等知识，考查考生的实验设计能力和对定量实验的综合分析能力。解答过程中需要充分阅读、理解题目的已知条件，并且合理应用到解题过程中。

解析：（1）①由于乙醇转变成乙烯的气体中同时含有SO2、CO2、乙醇和乙醚等杂质，而待选择的装置中只有酸性KMnO4溶液可以吸收乙烯用于定量测定，但是酸性KMnO4能同时氧化乙醇、SO2，这样就会使得测定结果出现较大误差，所以必须先除去这些杂质。结合题目中乙醇、乙醚性质的描述，可选择冰水冷却使乙醇、乙醚液化，选择NaOH溶液除去SO2、CO2。正确答案：a→h i→f g→d。②D装置中的NaOH吸收SO2、CO2，反应的离子方程式是 SO2+2OH-=SO32-+H2O 、CO2+2OH-=CO32-+H2O。检验其中的CO32-时，常用的方法是用酸反应产生CO2或用CaCl2等反应生成CaCO3沉淀，但是两种方案中SO32-都会影响CO32-的检验，必须先除去，考虑到不能干扰CO32-检验，可以将SO32-氧化除去。正确答案：SO2+2OH-=SO32-+H2O CO2+2OH-=CO32-+H2O、取少许D溶液于试管中，先滴加足量的双氧水，然后再加入一定量的硫酸，产生能使澄清石灰水浑浊的气体，则证明D溶液中含有CO32- 。③ E装置的冰水可以冷凝除去乙醇、乙醚，正确答案：冷凝并收集乙醚和乙醇。（2）除去杂质后，乙烯在酸性KMnO4溶液中氧化生成CO2，还原产物是Mn2+，剩余的KMnO4用稀硫酸酸化后用Na2C2O4滴定，Na2C2O4溶液水解呈碱性，需盛放在见识滴定管中。④A、蒸馏水清洗碱式滴定管后直接装Na2C2O4标准液，残留的水会使标准Na2C2O4溶液稀释，导致滴定消耗的Na2C2O4溶液体积偏大，计算得到剩余的KMnO4偏多，与乙烯反应的KMnO4偏少，结果偏小，A错误。B、锥形瓶清洗后残留的水不影响标准Na2C2O4溶液的消耗量，对实验结果无影响，B错误。C、滴定前无气泡，滴定后有气泡，滴定结束读数时，气泡被当成标准溶液体积读数，导致计算时带入的标准液体积偏小，计算得到剩余的KMnO4偏小，与乙烯反应的KMnO4偏多，结果偏大，C正确。D、滴定前平视，滴定后俯视，读出的标准液消耗体积偏小，类似C后半段分析，结果偏大，D正确。正确答案CD。⑤滴定过程中不断消耗KMnO4，所以终点时KMnO4恰好完全反应。正确答案：溶液由粉红色变成无色，且半分钟内不变色。⑥KMnO4与Na2C2O4反应离子方程式为2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，反应消耗20.00mLNa2C2O4时，参加反应的MnO4-： ，原吸收液吸收乙烯时消耗KMnO4：n(MnO4-)=0.1000mol/L×0.2000L-8×10-4mol×10=0.01200mol，吸收乙烯反应为5C2H4+12MnO4-+36H+=10CO2↑+12Mn2++28H2O，则，乙醇质量m=0.79g/mL×10mL=7.9g，n(乙醇)=7.9g/46gmol-1=0.1717mol，理论生成乙烯0.1717mol，乙醇转化成乙烯的转化率为0.005000mol/0.1717mol×100%=2.912%。正确答案：2.912%（2.91%也可以）。