Question

3．某同學設計實驗探究工業制乙烯原理和乙烯的主要化學性質，實驗裝置如圖所示：
（1）工業制乙烯的實驗原理是，烷烴（液態）在催化劑和加熱條件下發生反應生成不飽和烴，例如，石油分餾產物之一的十六烷烴發生如下反應（反應式已配平）：
C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化劑}$C₈H₁₈+甲；甲$→_{△}^{催化劑}$4乙
甲的分子式為C₈H₁₆；有42g乙加聚而成的高分子化合物的質量是42g．
（2）寫出B裝置中反應化學方程式：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
（3）查閱資料得知，乙烯與酸性高錳酸鉀溶液反應生成二氧化碳，寫出開始時D裝置中發生反應的離子方程式是Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（4）為了探究溴與乙烯反應是加成反應而不是取代反應，可以測定B裝置里溶液反應前后的酸性強弱，簡述理由：乙烯與溴若發生取代反應，則必然生成溴化氫，溴化氫溶于水顯酸性；
（5）除去甲烷中乙烯的方法是B（填序號）．
A．將氣體通和裝水的洗氣瓶中            B．將氣體通過裝溴水的洗氣瓶中
C．將氣體通過裝酸性KMnO₄溶液的洗氣瓶中  D．將氣體通過裝NaOH溶液的洗氣瓶中．

Answer 1

分析 石油裂化屬于化學反應，遵循原子個數守恒，C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化劑}$C₈H₁₈+甲，所以甲分子式為：C₈H₁₆；依據方程式：C₈H₁₆$→_{△}^{催化劑}$4乙，結合原子個數守恒可知，乙為：C₂H₄，根據實驗裝置圖可知，A中產生的乙烯與B中的溴水發生加成反應，使溴水退色，乙烯被高錳酸鉀溶液氧化生成二氧化碳，C中溶液也退色，生成的二氣氧化碳使D中的澄清石灰水變渾，裝置最后多余的乙烯可以用排水法收集，
（1）依據原子個數守恒判斷甲、乙物質，根據元素守恒進行計算；
（2）乙烯含有碳碳雙鍵，能夠與溴發生加成反應；
（3）二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀；
（4）乙烯與溴若發生取代反應，則必然生成溴化氫，溴化氫溶于水顯酸性；
（5）甲烷性質穩定，乙烯含有C=C雙鍵，能發生加成反應和氧化反應，可用溴水除雜，注意除雜時不能引入新的雜質．

解答 解：石油裂化屬于化學反應，遵循原子個數守恒，C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化劑}$C₈H₁₈+甲，所以甲分子式為：C₈H₁₆；依據方程式：C₈H₁₆$→_{△}^{催化劑}$4乙，結合原子個數守恒可知，乙為：C₂H₄，根據實驗裝置圖可知，A中產生的乙烯與B中的溴水發生加成反應，使溴水退色，乙烯被高錳酸鉀溶液氧化生成二氧化碳，C中溶液也退色，生成的二氣氧化碳使D中的澄清石灰水變渾，裝置最后多余的乙烯可以用排水法收集，
（1）根據上面的分析可知，甲分子式為：C₈H₁₆，乙烯發生加聚反應，總質量不變，所以42g乙烯加聚而成的高分子化合物的質量是42g；
故答案為：C₈H₁₆；42；
（2）乙烯含有碳碳雙鍵，能夠與溴發生加成反應而使溴水褪色，方程式為：CH₂=CH₂+Br₂→CH₃Br-CH₃Br，
故答案為：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；
（3）乙烯與酸性高錳酸鉀溶液反應產生二氧化碳，二氧化碳能夠與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，反應的離子方程式為Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（4）乙烯與溴若發生取代反應，則必然生成溴化氫，溴化氫溶于水顯酸性；
故答案為：乙烯與溴若發生取代反應，則必然生成溴化氫，溴化氫溶于水顯酸性；
（5）A．甲烷、乙烯不溶于水，且常溫下與水都不反應，不能用于鑒別和除雜；
B．乙烯含有C=C雙鍵，能與溴水發生加成反應生成二溴乙烷液體，甲烷不與溴水反應，所以可用溴水除去甲烷中混有的乙烯，可以鑒別甲烷與乙烯；
C．甲烷與高錳酸鉀不反應，乙烯能夠與高錳酸鉀反應使其褪色，可以鑒別二者；但是乙烯被氧化生成和二氧化碳氣體，不能用于除雜；
D．甲烷、乙烯都不溶于氫氧化鈉溶液，不能用來鑒別和除雜；
故答案為：B．

點評 本題考查了乙烯的制備和性質的檢驗，熟悉裂化的原理及原子個數守恒規律、乙烯的性質是解題關鍵，題目難度不大．