题目内容

14.为探究乙炔与溴的加成反应,甲同学设计并进行了如下实验:将由实验室法制取得乙炔通入溴水中,发现溶液褪色,即证明乙炔与溴水发生了加成反应.乙同学发现在甲同学的实验中,褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊,推测在制得的乙炔中还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.请你回答下列问题:
(1)写出甲同学实验中两个主要的化学方程式CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑;CH≡CH+2Br2→CHBr2-CHBr2
(2)乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是H2S;在验证过程中必须用全部除去.请你选用下列四个装置(可重复使用)来实现乙同学的实验方案,将它们的编号填入括号,并在短线上写出装置内所放的化学药品.

(c)电石、水→bCuSO4溶液(或NaOH溶液)→d→溴水
(3)乙炔分子CH≡CH加成可以得到CH2=CH-CCH(乙烯基乙炔),该物质是合成橡胶的重要原料.下列对该物质的判断中错误的是ACD
A.该物质既是CH2=CH2的同系物,又是CHCH的同系物
B.该物质既能使酸性高锰酸钾溶液褪色,又能使溴水褪色,均发生加成反应
C.1mol乙烯基乙炔只能与2molBr2发生加成反应,且只能生成一种物质
D.等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量不相同
(4)腈纶(人造羊毛)的主要成份是聚丙烯腈(丙烯腈:CH2=CH-CN),由乙炔和氢氰酸(HCN)为原料生产聚丙烯腈,写出此过程中加聚反应的化学反应方程式为nCH2═CHCN$\stackrel{一定条件}{→}$.

分析 (1)碳化钙能与水反应生成乙炔,乙炔具有不饱和键,能与溴水发生加成反应而使溴水褪色;
(2)乙同学发现在甲同学的实验中,褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊,说明生成硫单质,证明气体中混有H2S,实现乙同学的方案应用硫酸铜溶液除去硫化氢并检验是否完全除尽,之后再用溴水检验是否生成乙炔;
(3)A.同系物是结构相似,组成相差CH2的有机物;
B.乙烯基乙炔中含有不饱和键,可发生加成、加聚和氧化反应,结合分子式的特点以及结构解答该题;
C.因1mol乙烯基乙炔分子中1mol碳碳双键、1mol碳碳三键,1mol碳碳双键能和1摩尔Br2发生加成反应,1mol碳碳三键能和2摩尔Br2发生加成反应;
D.等质量的烃(CXHY)完全燃烧时耗氧量取决于$\frac{y}{x}$;
(4)由乙炔和氢氰酸(HCN)加成反应反应生成丙烯腈,丙烯腈发生加聚反应生成聚丙烯腈.

解答 解:(1)碳化钙能与水反应生成乙炔和水,反应方程式为CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑,乙炔具有不饱和键,能与溴水发生加成反应而使溴水褪色,反应方程式为CH≡CH+2Br2→CHBr2-CHBr2,
故答案为:CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑;CH≡CH+2Br2→CHBr2-CHBr2;
(2)乙同学发现在甲同学的实验中,褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊,说明生成硫单质,证明气体中混有H2S,实现乙同学的方案应用硫酸铜溶液除去硫化氢并检验是否完全除尽,之后再用溴水检验是否生成乙炔,
故答案为:H2S;c;CuSO4溶液(或NaOH溶液);d;溴水;
(3)A.乙烯基乙炔CH≡C-CH=CH2分子中官能团为碳碳双键和碳碳三键,乙烯含碳碳双键,乙炔含碳碳三键,结构不同,不是同系物,故A错误;
B.乙烯基乙炔CH≡C-CH=CH2分子中含不饱和键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,又能使溴水褪色,均能发生加成反应,故B正确;
C.因1mol乙烯基乙炔分子中1mol碳碳双键、1mol碳碳三键,1mol碳碳双键能和1摩尔Br2发生加成反应,1mol碳碳三键能和2摩尔Br2发生加成反应,所以1摩尔乙烯基乙炔能与3摩尔Br2发生加成反应,故C错误;
D.因等质量的烃(CXHY)完全燃烧时耗氧量取决于$\frac{y}{x}$,而乙烯基乙炔为CH2=CH-C≡CH最简式为CH,乙炔C2H2的最简式为CH,二者最简式相同,二者质量相同,消耗氧气相同,故D错误;
故答案为:ACD;
(4)由乙炔和氢氰酸(HCN)反应生成丙烯腈的化学方程式为:CH≡CH+HCN$\stackrel{一定条件}{→}$CH2═CHCN,该反应为加成反应;丙烯腈发生加聚反应生成聚丙烯腈的方程式为:nCH2═CHCN$\stackrel{一定条件}{→}$,
故答案为:nCH2═CHCN$\stackrel{一定条件}{→}$.

点评 本题考查了乙炔的制备和性质实验、物质结构分析、化学方程式书写,题目难度中等,注意乙炔的除杂和性质实验,注意与溴水反应的性质.

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3.以黄铜矿(主要成分二硫化亚铁铜CuFeS2)为原料,用Fe2(SO4)3溶液作浸取剂提取铜,总反应的离子方程式是CuFeS2+4Fe3+?Cu2++5Fe2++2S.
(1)该反应中,Fe3+体现氧化性.
(2)上述总反应的原理如图1所示.负极的电极反应式是CuFeS2-4e-═Fe2++2S+Cu2+.
(3)一定温度下,控制浸取剂pH=1,取三份相同质量黄铜矿粉末分别进行如下实验:
实验操作2小时后Cu2+浸出率/%
I加入足量0.10mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液78.2
II加入足量0.10mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液,通入空气90.8
III加入足量0.10mol•L-1 Fe2(SO4)3溶液,再加入少量0.0005mol•L-1 Ag2SO4溶液98.0
①对比实验 I、II,通入空气,Cu2+浸出率提高的原因是通入O2后,发生反应4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O,c(Fe2+)降低,c(Fe3+)升高,总反应的平衡正向移动.
②由实验 III推测,在浸取Cu2+过程中Ag+作催化剂,催化原理是:
ⅰ.CuFeS2+4Ag+═Fe2++Cu2++2Ag2S
ⅱ.Ag2S+2Fe3+═2Ag++2Fe2++S
为证明该催化原理,进行如下实验:
a.取少量黄铜矿粉末,加入少量0.0005mol•L-1 Ag2SO4溶液,充分混合后静置.取上层清液,加入稀盐酸,观察到溶液中无明显现象,证明发生反应 i.
b.取少量Ag2S粉末,加入pH=1的0.10mol•L-1Fe2(SO4)3溶液溶液,充分混合后静置.取上层清液,加入稀盐酸,有白色沉淀,证明发生反应 ii.
(4)用实验 II的浸取液电解提取铜的原理如图2所示:

①电解初期,阴极没有铜析出.用电极反应式解释原因是Fe3++e-═Fe2+.
②将阴极室的流出液送入阳极室,可使浸取剂再生,再生的原理是Fe2+在阳极失电子生成Fe3+:Fe2+-e-═Fe3+,SO42-通过阴离子交换膜进入阳极室,Fe2(SO4)3溶液再生.

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