题目内容

18．已知在常用催化剂（如铂、钯）的催化下，氢气和炔烃加成生成烷烃，难于得到烯烃，但使用活性较低的林德拉催化剂[Pd/（PdO、CaCO3），其中钯附于碳酸钙及少量氧化铅上]，可使炔烃的氢化停留在生成烯烃的阶段，而不再进一步氢化．
现有一课外活动兴趣小组利用上述设计了一套由如图所示仪器组装而成的实验装置（铁架台未画出），拟由乙炔制得乙烯，并测定乙炔氢化的转化率．若用含0.020molCaC2的电石和1.60g含杂质18.7%的锌粒（杂质不与酸反应）分别与足量的X和稀硫酸反应，当反应完全后，假定在标准状况下测得G中收集到的水VmL．试回答有关问题．
（1）所用装置的连接顺序是a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可调换）（填各接口的字母）．
（2）写出A、C中所发生的两个反应的化学方程式（有机物写结构简式）：
ACaC2+2H2O→HC≡CH↑+Ca（OH）2
CHC≡CH+H2$\stackrel{林德拉催化剂}{→}$CH2=CH2
（3）为减慢A中的反应速率，X应选用饱和食盐水，操作时还应采取的措施是通过调节分液漏斗活塞降低食盐水的滴速．
（4）F中留下的气体除含少许空气外，还有H2、C2H4、C2H2．G所选用的量筒的容积较合理的是B．
（A）500mL     （B）1000mL     （C）2000mL
（5）若V=672mL（导管内气体体积忽略不计），则乙炔氢化的转化率为50%．

分析 （1）根据实验的目的是用乙炔和氢气之间的反应来制取乙烯，结合装置的特点和应用来连接实验装置，乙炔、氢气中含有杂质气体，应该先将杂质气体除去，再将之干燥，是纯净的气体在催化剂的作用下发生反应得到乙烯，乙烯是难溶于水的气体，可以采用排水法收集；
（2）碳化钙可以和水反应得到乙炔气体，乙炔气体和氢气在催化剂的作用下反应得到乙烯；
（3）为减慢反应速率，可以将水换成饱和食盐水；
（4）根据发生的反应结合实验实际情况来确定存在的杂质气体；
（5）根据反应：CaC2+2H2O→HC≡CH↑+Ca（OH）2、HC≡CH+H2$\stackrel{林德拉催化剂}{→}$CH2=CH2结合乙炔氢化的转化率等于反应的乙炔和全部的乙炔的量的比值来计算．

解答 解：（1）实验装置显示制取乙炔和氢气，然后将二者混合，但是乙炔、氢气中含有杂质气体，应该先将杂质气体除去，再将之干燥，是纯净的气体在催化剂的作用下发生反应得到乙烯，乙烯是难溶于水的气体，可以采用排水法收集，所以装置的连接顺序是：a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可调换），
故答案为：a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可调换）；
（2）A中是碳化钙和水反应制取乙炔的过程，C中是乙炔和氢气之间的加成反应，方程式分别为：CaC2+2H2O→HC≡CH↑+Ca（OH）2、HC≡CH+H2$\stackrel{林德拉催化剂}{→}$CH2=CH2，
故答案为：CaC2+2H2O→HC≡CH↑+Ca（OH）2、HC≡CH+H2$\stackrel{林德拉催化剂}{→}$CH2=CH2；
（3）碳化钙和水之间的反应十分剧烈，为减慢反应速率，可以将水换成饱和食盐水，可以利用分液漏斗的活塞调节滴加饱和食盐水的速率减缓反应速率；
故答案为：饱和食盐水；通过调节分液漏斗活塞降低食盐水的滴速；
（4）F中留下的气体除含少许空气外，还有没有完全消耗的乙炔，氢气以及生成的乙烯等气体，0.020molCaC2的电石，和水反应得到乙炔的物质的量是0.02mol，1.60g含杂质18.7%的锌粒（杂质不与酸反应）的物质的量是：$\frac{1.6（1-18.7%）}{65}$mol=0.02mol，和硫酸反应产生的氢气的物质的量是0.02mol，由于该反应是气体体积减小的反应，因此选择量筒应考虑转化率为0的情况，此时气体总体积为（0.02mol+0.02mol）×22.4×1000mL=896mL，因此选择量筒体积为1000ml，
故答案为：H2、C2H4、C2H2；B．
（5）若G中收集到的水V=672mL，即反应结束后气体的总体积=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，
设乙炔的转化量是x，则HC≡CH+H2$\stackrel{林德拉催化剂}{→}$CH2=CH2
           起始：0.02   0.02             0
           转化：x     x               x
           结束：0.02-x  0.02-x          x
则反应后得到气体的物质的量（0.02-x）+（0.02-x）+x=0.03，解得x=0.01mol，所以乙炔氢化的转化率为$\frac{0.01mol}{0.02mol}$×100%=50%，
故答案为：50%．

点评 本题是一道考查学生物质的制备实验方案的设计题，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．

练习册系列答案
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9．的命名正确的是（　　）
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