Question

【題目】丁烷的催化裂解可按下列兩種方式進行：C4H10→C2H6+C2H4；C4H10→CH4+C3H6；某化學興趣小組的同學為測定丁烷裂解氣中CH4的物質的量，設計實驗如圖所示：

(注：CuO能將烴氧化成CO2和H2O； Al2O3是催化劑，G后面裝置已省略。)

如圖連接好裝置后，需進行的實驗操作有：①給D、G裝置加熱；②檢查整套裝置的氣密性；③排盡裝置中的空氣。

（1）這三步操作的先后順序依次是： 。

（2）B裝置所起的作用是 。

（3）寫出C2H6在G中的化學方程式： 。

（4）實驗室中對E裝置中的混和物按下圖操作：

①操作I中用到玻璃儀器是 ，寫出M的分子式 。

②亞硫酸鈉溶液的作用是(用離子方程式表示) 。

（5）假定丁烷完全裂解，流經各裝置中的氣體能完全反應，當(E和F)裝置的總質量比反應前增加了15.4g，G裝置中固體質量減少了30.4g，則丁烷的裂解產物中n(CH4)= 。

Answer 1

【答案】（1）②③①；

（2）控制氣體流速；

（3）C2H6+ 7CuO2CO2 + 3H2O + 7Cu

（4）①分液漏斗、燒杯；C2H4Br2；②SO32- +Br2+ H2O = SO42- + 2Br- + 2H+

（5）0.3 mol

【解析】

試題分析：（1）應先檢查整套裝置的氣密性，排出裝置中的空氣，再給D、G裝置加熱，所以正確的操作順序為：②③①，故答案為：②③①；

（2）B裝置中盛有水，可以通過觀察B中產生的氣泡快慢來控制氣體的流速，故答案為：通過觀察氣泡，調節K，控制氣體流速；

（3）加熱條件下，C2H6和CuO發生氧化還原反應生成二氧化碳、Cu和水，反應的方程式為C2H6+7CuO2CO2+3H2O+7Cu，故答案為：C2H6+7CuO2CO2+3H2O+7Cu；

（4）混合物中含有單質溴、水、1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷，加入亞硫酸鈉，亞硫酸鈉被溴氧化生成硫酸鈉，同時生成NaBr，從而除去單質溴，1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷都不溶于水，溶液分層，采用分液的方法分離出混合物和有機層，互溶的1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷采用蒸餾的方法分離，根據N在氫氧化鈉醇溶液中發生消去反應生成C3H4，可知N為1，2-二溴丙烷，所以M為1，2-二溴乙烷，

①根據上面的分析可知，操作I為分液，用到玻璃儀器是分液漏斗、燒杯，M為1，2-二溴乙烷，其分子式為C2H4Br2，故答案為：分液漏斗、燒杯；C2H4Br2；

②亞硫酸鈉溶液的作用是除去溴單質，反應的離子方程式為SO32-+Br2+H2O=SO42-+2Br-+2H+，故答案為：SO32-+Br2+H2O=SO42-+2Br-+2H+；

（5）丁烷的裂解中生成的乙烯和乙烷的物質的量相等，生成的甲烷和丙烯的物質的量相等，E、F吸收的是烯烴，設C2H4的物質的量為x，C3H6的物質的量為y，乙烷和甲烷的物質的量分別是x、y，則：28x+42y=15.4g，G減少的質量是氧化銅中的氧元素質量，乙烷和甲烷和氧化銅反應需要的氧原子的物質的量為：2(2x+y)+=，解得：x=0.1mol、y=0.3mol，所以n(CH4)=n(C3H6)=0.3mol，故答案為：0.3 mol。