Question

【題目】圖1是丁烷()裂化的實驗流程。連接好裝置后，需進行的實驗操作有：①檢查裝置的氣密性、②排出裝置中的空氣、③給裝置加熱等。后面的裝置以及鐵架臺等已省略，能將烴氧化成和是烷烴裂化的催化劑，裂化反應有。

請回答下列問題：

(1)寫出甲烷與氧化銅反應的化學方程式：_________________________________。

(2)若對反應后裝置中的混合物(溴水足量)按圖2所示流程進行實驗：

①分離操作Ⅰ和Ⅱ的名稱分別是________、________(填字母)；

a.蒸發(fā) b.過濾 c.分液 d.蒸餾

②溶液的作用是__________________(用離子方程式表示)；

③已知B的碳原子數大于A的碳原子數，請寫出B的名稱：______________________。

(3)假設丁烷完全裂化，流經D、G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，G裝置的質量比反應前減少了，則丁烷的裂化產物中甲烷和乙烷的物質的量之比為_______。

Answer 1

【答案】 c d 1，2-二溴乙烷

【解析】

丁烷從A處進入裝置，通過在B中產生氣泡的速率控制丁烷的通入速率，用C中的堿石灰將丁烷中混有的水蒸氣除去，丁烷在D中發(fā)生裂化反應生成甲烷、乙烷、乙烯、丙烯。然后混合氣體到達E中，乙烯和丙烯含碳碳雙鍵，和溴反應生成有機物1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷留在E中，甲烷和乙烷以及未反應的丁烷通過F處理后在G中被氧化成二氧化碳和水。由此可知，E裝置中主要為1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷和未反應的溴水，向混合物中加入亞硫酸鈉溶液后，亞硫酸鈉將溴還原留在水層里，有機層為1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷的混合物，兩種都是有機物，互溶在一起，用蒸餾的方法將它們分離，得到1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷，1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷繼續(xù)后續(xù)反應，據此分析解答。

(1) 由能將烴氧化成和水可知，甲烷和CuO反應的產物有二氧化碳和水，CuO自身被還原，產物為Cu，所以甲烷和氧化銅發(fā)生反應生成二氧化碳、水和銅，化學方程式為，故答案為：；

(2)①由分析可知：操作I、操作Ⅱ分別是分液、蒸餾，故答案為：c；d；

②有還原性，溴有氧化性，在E中溶液和溴單質發(fā)生氧化還原反應，反應的離子方程式為，故答案為：；

③由上面的分析可知：A和B為1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙中的一種，已知B的碳原子數大于A的碳原子數，可知B為：，名稱為：1，2-二溴丙烷，A為，名稱為：1，2-二溴乙烷，故答案為：1，2-二溴乙烷；

(3)溴易揮發(fā)，所以F的作用是吸收溴、水蒸氣，當E和F裝置的總質量比反應前增加了，說明乙烯和丙烯的質量為。設的物質的量為的物質的量為y，則根據丁烷裂化方程式可知的物質的量為的物質的量為y，所以。根據方程式分析可知，G中減少的質量實際上就是生成物二氧化碳和水中O原子的質量。再根據氧原子守恒可知，C2H6、CH4與氧化銅反應需要的氧原子的物質的量為，解得，則丁烷的裂化產物中甲烷和乙烷的物質的量之比為：0.005mol:0.01mol=1:2，故答案為：1:2。