Question

【題目】丁烷的催化裂解可按下列兩種方式進(jìn)行：C4H10→C2H6+C2H4； C4H10→CH4+C3H6；某化學(xué)興趣小組的同學(xué)為探究丁烷裂解氣中CH4和C2H6的比例關(guān)系，設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)：

注：CuO能將烴氧化成CO2和H2O；A12O3是丁烷裂解的催化劑，G后面裝置已省略。如圖連接好裝置后(部分夾持裝置已略去)，需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有：

①給D、G裝置加熱：②檢査整套裝置的氣密性；③排盡裝置中的空氣。

（1）這三步操作的先后順序依次是____________。

（2）簡要說明檢驗(yàn)空氣排盡的方法：_______________________________________________。

（3）B裝置所起的作用是__________________________________________。

（4）假設(shè)丁烷完全裂解，流經(jīng)各裝置中的氣體能完全反應(yīng)。當(dāng)(E和F)裝置的總質(zhì)量比反應(yīng)前增加了 1.82g, G裝置中固體質(zhì)量減少了 4.l6g，則丁烷的裂解產(chǎn)物中n(CH4)∶n(C2H6)=_____________。

（5）若對(duì)E裝置中的混合物再按以下流程實(shí)驗(yàn)：

①分離操作I、Ⅱ的名稱是I_____________、 II_______________；

②Na2SO3溶液的作用是（用離子方程式表示）__________________________________。

Answer 1

【答案】 ②③① 用一小試管收集從G裝置右端導(dǎo)管口逸出的氣體，點(diǎn)燃檢驗(yàn)其純度，無爆鳴聲，則排盡 通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)旋鈕A，控制氣體流量 3:2 分液 蒸餾 SO32-+Br2+H2O=2H++SO42-+2Br-

【解析】（1）涉及氣體制備與性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)都應(yīng)先檢查裝置氣密性，本實(shí)驗(yàn)涉及丁烷的裂解，因此在加熱之前需排盡裝置中的氧氣，最后給D、G裝置加熱，故答案為：②③①。

（2）可通過爆鳴實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)氣體的純度，以確定是否排盡空氣：用一小試管收集從G裝置右端導(dǎo)管口逸出的氣體，點(diǎn)燃檢驗(yàn)其純度，無爆鳴聲，則排盡。

（3）裝置B所起的作用是通過觀察氣泡，控制氣體流速；故答案為：通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)旋鈕A，控制氣體流量。

（4）丁烷裂解生成的乙烯和乙烷物質(zhì)的量相等，生成的甲烷和丙烯物質(zhì)的量相等，E、F吸收的是烯烴，G裝置減少的質(zhì)量是氧化銅中氧元素的質(zhì)量，設(shè)C2H4的物質(zhì)的量為x，C3H6的物質(zhì)的量為y，則乙烷和甲烷的物質(zhì)的量分別為x、y，28g·mol-1x+42 g·mol-1y=1.82g，乙烷、甲烷和氧化銅反應(yīng)所需氧原子的物質(zhì)的量為7x+4y=4.16g÷16 g·mol-1=0.26mol，解得x=0.02mol，y=0.03mol，所以甲烷與乙烷的物質(zhì)的量之比為3：2。

（5）E中含有溴單質(zhì)和乙烯、丙烯與與溴單質(zhì)的加成產(chǎn)物，其中加成產(chǎn)物是有機(jī)物，向混合物中加入亞硫酸鈉溶液，除去溴單質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)為：SO32-+Br2+H2O=2H++SO42-+2Br-；溶液分層，故采用分液法分離混合物水溶液和有機(jī)層；互溶的液體，用蒸餾法分離出X和Y。