Question

15．某同学设计实验探究工业制乙烯的原理和乙烯的主要化学性质，实验装置如图所示（已知烃类都不与碱反应）．
请回答下列问题：

（1）工业制乙烯的实验原理是烷烃（液态）在催化剂和加热条件下发生反应生成不饱和烃．例如，石油分馏产物之一的十六烷烃发生反应：C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化剂}$C₈H₁₈+甲，甲$→_{△}^{催化剂}$4乙，则甲的分子式为C₈H₁₆，乙的结构简式为CH₂=CH₂．
（2）B装置中的实验现象可能是溴水褪色，写出反应的化学方程式：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br，其反应类型是加成反应．
（3）C装置中可观察到的现象是高锰酸钾褪色，反应类型是氧化反应．
（4）查阅资料知，乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳．根据本实验中装置D（填字母）中的实验现象可判断该资料是否真实．为了探究溴与乙烯反应是加成反应而不是取代反应，可以测定装置B中溶液在反应前后的酸碱性，简述其理由：乙烯与溴若发生取代反应，则必然生成溴化氢，溴化氢溶于水显酸性．
（5）通过上述实验探究，检验甲烷和乙烯的方法是BC（选填字母，下同）；除去甲烷中乙烯的方法是B．
A．气体通入水中
B．气体通过盛溴水的洗气瓶
C．气体通过盛酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶
D．气体通过氢氧化钠溶液
（6）分别燃烧乙烯和甲烷，甲烷火焰明亮而乙烯产生少量黑烟，原因是乙烯含碳量高于甲烷．

Answer 1

分析 （1）依据原子个数守恒判断甲、乙物质，写出其分子式和结构简式；
（2）乙烯含有碳碳双键，能够与溴发生加成反应；
（3）乙烯具有还原性，能够被酸性高锰酸钾氧化；
（4）二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀；乙烯与溴若发生取代反应，则必然生成溴化氢，溴化氢溶于水显酸性；
（5）甲烷性质稳定，乙烯含有C=C双键，能发生加成反应和氧化反应，可用溴水除杂，注意除杂时不能引入新的杂质；
（6）有机物含碳量越高，燃烧火焰越明亮，烟越浓．

解答 解：（1）石油裂化属于化学反应，遵循原子个数守恒，C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化剂}$C₈H₁₈+甲，所以甲分子式为：C₈H₁₆；
依据方程式：C₈H₁₆$→_{△}^{催化剂}$4乙，结合原子个数守恒可知，乙为：C₂H₄，为乙烯，结构简式为：CH₂=CH₂；
故答案为：C₈H₁₆；CH₂=CH₂；
（2）乙烯含有碳碳双键，能够与溴发生加成反应而使溴水褪色，方程式为：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br，
故答案为：溴水褪色；CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；加成反应；
（3）乙烯具有还原性，能够被酸性高锰酸钾氧化发生氧化反应而使高锰酸钾褪色，
故答案为：高锰酸钾褪色；氧化反应；
（4）乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳，二氧化碳能够与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，溶液变浑浊；
乙烯与溴若发生取代反应，则必然生成溴化氢，溴化氢溶于水显酸性；
故答案为：D；乙烯与溴若发生取代反应，则必然生成溴化氢，溴化氢溶于水显酸性；
（5）A．甲烷、乙烯不溶于水，且常温下与水都不反应，不能用于鉴别和除杂；
乙烯含有C=C双键，能与溴水发生加成反应生成二溴乙烷液体，甲烷不与溴水反应，所以可用溴水除去甲烷中混有的乙烯，可以鉴别甲烷与乙烯；
甲烷与高锰酸钾不反应，乙烯能够与高锰酸钾反应使其褪色，可以鉴别二者；但是乙烯被氧化生成和二氧化碳气体，不能用于除杂；
D．甲烷、乙烯都不溶于氢氧化钠溶液，不能用来鉴别和除杂；
故可用来鉴别的是：BC；可用来除杂的是：B；
故答案为：BC；B；
（6）乙烯含碳量高于甲烷，所以燃烧火焰明亮而伴有黑烟；
故答案为：乙烯含碳量高于甲烷．

点评 本题考查了乙烯的制备和性质的检验，熟悉裂化的原理及原子个数守恒规律、乙烯的性质是解题关键，题目难度不大．