Question

【題目】四溴化乙炔(CHBr2-CHBr2)是一種無色液體,常用于合成季銨化合物.某同學在實驗室模仿工業生產,以電石(主要成分CaC2,少量CaS,Ca3P2,Ca3As2等)和Br2等為原料制備少量四溴化乙炔,實驗裝置(夾持裝置已省略)如圖所示.已知:四溴化乙炔的熔點為1℃,沸點為244℃,密度為2.967g·cm-3,難溶于水.回答下列問題:

(1)裝置Ⅰ中CaC2與水反應生成乙炔(C2H2)和氫氧化鈣,寫出該反應的化學方程式:__________________;該反應劇烈,為了得到平緩的C2H2氣流,可采取的措施是____________(任寫一條).

(2)裝置Ⅱ的目的是_________________________________________

(3)裝置Ⅲ中在液溴液面上加入一層水的目的是__________________________;裝置Ⅲ中表明已反應完成的現象是______________________________________________________;已知裝置Ⅲ反應后的體系含有多種物質,簡述獲得純凈四溴化乙炔的操作:________________________________________________

(4)裝置Ⅳ的目的是除去未反應的乙炔.在堿性條件下,KMnO4與C2H2反應生成碳酸鹽和MnO2,則該反應中參與反應的氧化劑和還原劑的物質的量之比為____________。

(5)實際工業生產中會產生大量的副產物Ca(OH)2,用于制備漂白粉，寫出制備漂白粉的化學方程式: _____________________________________________

Answer 1

【答案】CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑ 逐滴加入水 除去H2S,PH3及AsH3雜質 水封,減少液溴的揮發 上下兩層液體均變為無色透明且幾乎不再吸收乙炔氣 依次用稀的碳酸鈉溶液和水洗滌反應后的混合液靜置分液,干燥有機相,然后蒸餾,收集244℃餾分。 10:3 2Ca(OH)2+2Cl2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O

【解析】

本實驗為制備少量四溴化乙炔，裝置Ⅰ中電石和水反應生成乙炔和氫氧化鈣，因為電石主要成分CaC2，含有少量CaS，Ca3P2，Ca3As2等，所以得到的乙炔中含有含有少量的H2S、PH3、AsH3還原性氣體，通過裝置Ⅱ中的硫酸銅溶液可生成CuS、Cu和H2SO4、H3PO4、H3AsO4，從而除去H2S、PH3、AsH3，再通過裝置Ⅲ，液溴和乙炔反應制得四溴化乙炔，裝置Ⅳ為尾氣吸收裝置，據此分析解答。

(1)裝置Ⅰ中CaC2與水反應生成乙炔(C2H2)和氫氧化鈣，化學反應方程式為CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑，可通過逐滴加入水，控制反應速率，從而得到平緩的C2H2氣流；

(2)因為電石主要成分CaC2，含有少量CaS，Ca3P2，Ca3As2等，所以得到的乙炔中含有含有少量的H2S、PH3、AsH3還原性氣體，通過裝置Ⅱ中的硫酸銅溶液可生成CuS、Cu和H2SO4、H3PO4、H3AsO4，從而除去H2S、PH3、AsH3；

(3)由于液溴易揮發，因此裝置Ⅲ中在液溴液面上加入一層水的目的是水封，減少液溴的揮發，裝置Ⅲ中表明已反應完成的現象是上下兩層液體均變為無色透明且幾乎不再吸收乙炔氣，已知四溴化乙炔的熔點為1℃，沸點為244℃，密度為2.967g·cm-3，難溶于水，所以獲得純凈四溴化乙炔的操作為：依次用稀的碳酸鈉溶液和水洗滌反應后的混合液靜置分液，干燥有機相，然后蒸餾，收集244℃餾分；

(4)裝置Ⅳ的目的是除去未反應的乙炔，在堿性條件下，KMnO4與C2H2反應生成碳酸鹽和MnO2，KMnO4中的Mn元素的化合價由+7價降低至+4價，作氧化劑，則1molKMnO4轉移3mol電子，C2H2中C元素的化合價由-1價升高至+4價，作還原劑，則1molC2H2轉移10mol電子，根據得失電子守恒可知該反應中參與反應的氧化劑和還原劑的物質的量之比為10：3；

(5)工業上用Cl2和氫氧化鈣制取漂白粉，反應的化學方程式為2Ca(OH)2+2Cl2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。