Question

15．已知在常用催化劑（如鉑、鈀）的催化下，氫氣和炔烴加成生成烷烴，難于得到烯烴，但使用活性較低的林德拉催化劑[Pd/（PbO、CaCO₃），其中鈀附著于碳酸鈣及少量氧化鉛上]，可使炔烴的氫化停留在生成烯烴的階段，而不再進一步氫化．現(xiàn)有一課外活動興趣小組利用上述原理設計了一套由如圖所示儀器組裝而成的實驗裝置（鐵架臺未畫出），擬由乙炔制得乙烯，并測定乙炔氫化的轉化率．若用含0.020molCaC₂的電石和1.60g含雜質18.7%的鋅粒（雜質不與酸反應）分別與足量的X和稀硫酸反應，當反應完全后，假定在標準狀況下測得G中收集到的水VmL．試回答有關問題：

（1）裝置的連接順序是a、e、d、f、g、b、c、h（填各接口的字母）．
（2）寫出A中所發(fā)生反應的化學方程式（有機物寫結構簡式）：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂．
（3）D的作用是除去雜質氣體．
（4）為減慢A中的反應速率，X應選用飽和食鹽水．
（5）F中留下的氣體除含C₂H₄、少許空氣外，還有H₂、C₂H₄、C₂H₂．G所選用的量筒的容積較合理的是B．（標準狀況下）
A．500mL      B．1000mL       C．2000mL
（6）乙炔氫化的轉化率為（用V來表示）$\frac{896-V}{448}$×100%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的目的是用乙炔和氫氣之間的反應來制取乙烯，根據(jù)裝置的特點和應用來連接實驗裝置；
（2）碳化鈣可以和水反應得到乙炔氣體，乙炔氣體和氫氣在催化劑的作用下反應得到乙烯；
（3）乙炔在制取的過程中，還會含有雜質氣體，要進行除雜，并進行干燥；
（4）為減慢反應速率，可以將水換成飽和食鹽水，利用活塞控制流速；
（5）根據(jù)CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂結合實驗實際情況來確定存在的雜質氣體及體積；
（6）根據(jù)反應：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂$\frac{\underline{\;林德拉\;}}{\;}$CH₂=CH₂結合乙炔氫化的轉化率等于反應的乙炔和全部的乙炔的量的比值來計算．

解答 解：（1）實驗裝置顯示制取乙炔和氫氣，然后將二者混合，但是乙炔、氫氣中含有雜質氣體，應該先將雜質氣體除去，再將之干燥，是純凈的氣體在催化劑的作用下發(fā)生反應得到乙烯，乙烯是難溶于水的氣體，可以采用排水法收集，所以裝置的連接順序是：a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可調換），
故答案為：edfgbc（或edgfbc可調換）；
（2）A中是碳化鈣和水反應制取乙炔的過程，方程式為：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂，
故答案為：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂；
（3）為了保證得到的氣體純凈，應該將氣體進行除雜，次氯酸鈉具有堿性和氧化性，可以除去雜質，故答案為：除去雜質氣體；
（4）碳化鈣和水之間的反應十分劇烈，為減慢反應速率，可以將水換成飽和食鹽水，操作時還應采取的措施是通過調節(jié)分液漏斗活塞降低食鹽水的滴速，
故答案為：飽和食鹽水；
（5）F中留下的氣體除含少許空氣外，還有沒有完全消耗的乙炔，氫氣以及生成的乙烯等氣體，CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂中，若乙炔完全反應生成0.02molHC≡CH，其體積為0.02mol×22.4L/mol=0.896L=896mL，G所選用的量筒的容積較合理的是B，
故答案為：H₂、C₂H₄、C₂H₂；B；
（6）0.020molCaC₂的電石，和水反應得到乙炔的物質的量是0.02mol，1.60g含雜質18.7%的鋅粒（雜質不與酸反應）的物質的量是：$\frac{1.6×（1-18.7%）}{65}$mol=0.02mol，和硫酸反應，產(chǎn)生的氫氣的物質的量是0.005mol，狀況下測得G中收集到的水VmL，則得到的乙烯的物質的量是$\frac{V×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$
設乙炔的轉化量是x，則
    HC≡CH+H₂ $\frac{\underline{\;林德拉\;}}{\;}$CH₂=CH₂
 0.02           0.02              0
 x                x                 x
則反應后得到氣體的物質的量（0.02-x）+（0.02-x）+x=$\frac{V×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$，
解得x=（0.04-$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$）mol，
所以乙炔氫化的轉化率為$\frac{（0.04-\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}）mol}{0.02mol}$×100%=$\frac{896-V}{448}$×100%，
故答案為：$\frac{896-V}{448}$×100%．

點評 本題考查性質實驗及含量測定，為高頻考點，把握物質的性質、實驗裝置的作用及發(fā)生的反應等為解答的關鍵，側重分析與實驗、計算能力的考查，題目難度中等．