Question

6．丁烷催化裂解可按两种方式进行：C₄H₁₀→C₂H₆+C₂H₄；C₄H₁₀→CH₄+C₃H₆，某化学兴趣小组为了测定裂解气中CH₄和C₂H₆的比例关系，设计实验如图所示：

注：CuO能将烃氧化成CO₂和H₂O； Al₂O₃是烷裂解的催化剂；G后面装置已省略．
如图连接好装置后（部分夹持装置已省略），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从A处通N₂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）简要说明空气排尽的方法：打开K，使丁烷气依次流经各装置，在装置G的末端收集一小试管气体堵住管口，靠近火焰，松开手指，若没有爆鸣声，则空气排尽
（3）B装置所起的作用是通过观察气泡，调节K，控制气体流速_
（4）假定丁烷完全裂解，流经各装置中的气体能完全反应．要想知道裂解气中CH₄和C₂H₆的比例关系，需要测定上图中装置E、F，G在反应前后的质量差．（用字母A、B、C、D、E、F、G表示）
（5）若对E装置中的混和物再按以下流程实验：
①分离操作I、Ⅱ的方法是：I分液，Ⅱ蒸馏
②Na₂SO₃溶液的作用是（用离子方程式表示）SO₃^2-+Br₂+H₂O═SO₄^2-+2H⁺+2Br^-．

Answer 1

分析 （1）应先检验气密性，赶出内部气体，再加热；
（2）在装置G的末端收集一小试管气体堵住管口，靠近火焰，松开手指，若没有爆鸣声，则空气排尽；
（3）通过观察气泡，控制气体流速；
（4）根据裂解方程式可知，CH₄的物质的量等于C₃H₆的物质的量，C₂H₆的物质的量等于C₂H₄的物质的量，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；
（5）分离不互溶的液体用分夜，分离互溶的液体用蒸馏．Na₂SO₃溶液可吸收溴单质．

解答 解：（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）在装置G的末端收集一小试管气体堵住管口，靠近火焰，松开手指，若没有爆鸣声，则空气排尽；
故答案为：打开K，使丁烷气依次流经各装置，在装置G的末端收集一小试管气体堵住管口，靠近火焰，松开手指，若没有爆鸣声，则空气排尽；
（3）B装置所起的作用是通过观察气泡，控制气体流速；
故答案为：通过观察气泡，调节K，控制气体流速；
（4）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，所以要测定E、F在反应前后的质量差及G在反应前后的质量差，
故答案为：E、F，G；
（5）亚硫酸钠与有机物不互溶，分离不互溶的液体用分夜；分离互溶的液体用蒸馏，Na₂SO₃溶液可吸收溴单质，反应的离子方程式为SO₃^2-+Br₂+H₂O═SO₄^2-+2H⁺+2Br^-，
故答案为：分液； 蒸馏；SO₃^2-+Br₂+H₂O═SO₄^2-+2H⁺+2Br^-．

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，题目难度中等．