Question

16．某研究小性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲用如圖所示的裝置完成下列實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證制得的乙烯氣體中含有SO₂、CO₂、水蒸氣；確定乙烯與單質(zhì)溴能否反應(yīng)及反應(yīng)類型．
（1）寫(xiě)出生成上述無(wú)機(jī)副產(chǎn)物的化學(xué)方程式C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（2）為實(shí)現(xiàn)上述目的，裝置連接的預(yù)期順序（各裝置限用一次）為FA→B→E→CD．
（3）實(shí)驗(yàn)中，混合濃硫酸與乙醇的方法是濃硫酸慢慢加到另一種物質(zhì)中；加熱F裝置時(shí)必須使液體溫度170℃．
（4）驗(yàn)證有CO₂生成的裝置中產(chǎn)生的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，有同學(xué)通過(guò)分析安裝后的實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成后認(rèn)為，僅由該裝置內(nèi)現(xiàn)象無(wú)法確定生成物中是否含有CO₂，該同學(xué)作出此判斷的依據(jù)是SO₂也能使澄清石灰水變渾濁．
（5）改進(jìn)裝置設(shè)計(jì)中可能存在的所有缺陷后，當(dāng)C中現(xiàn)象為溴的四氯化碳溶液顏色會(huì)逐漸褪色，表明單質(zhì)溴要與乙烯反應(yīng)；若D中溶液有淡黃色沉淀表明C中發(fā)生的是取代反應(yīng)；若D沒(méi)有出現(xiàn)前面所描述的現(xiàn)象時(shí)，表明C中發(fā)生的是加成反應(yīng)．

Answer 1

分析 本題是以乙醇與濃硫酸混合加熱至170℃制乙烯為載體，探究乙烯與溴反應(yīng)原理，因濃硫酸的強(qiáng)氧化性和脫水性，制乙烯的同時(shí)有副產(chǎn)物SO₂、CO₂生成，因SO₂的還原性影響乙烯與溴的加成反應(yīng)，故需要先除溴和CO₂，再驗(yàn)證乙烯與溴的反應(yīng)，具體流程是先利用A中NaOH溶液吸收SO₂和CO₂，并用B裝置中的澄清石灰水檢驗(yàn)兩氣體是否完全除去，再利用E裝置進(jìn)行干燥，最后通入C裝置與溴反應(yīng)，并結(jié)合D中硝酸銀溶液驗(yàn)證反應(yīng)原理，據(jù)此可作答；
（1）因濃硫酸的脫水性，乙醇與濃硫酸混合后有少量碳生成，碳再濃硫酸混合加熱得到SO₂和CO₂，結(jié)合質(zhì)量守恒可寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募邦}干信息，應(yīng)該先用氫氧化鈉溶液除去SO₂、CO₂，再用澄清石灰水檢驗(yàn)雜質(zhì)是否除盡，然后用濃硫酸干燥乙烯，再用溴的四氯化碳溶液檢驗(yàn)乙烯的性質(zhì)，用D檢驗(yàn)是否有溴化氫生成從而判斷乙烯與溴的反應(yīng)類型；
（3）類比濃硫酸的稀釋方法解答，即應(yīng)該將濃硫酸加入乙醇中，乙醇與濃硫酸混合加熱制乙烯的溫度是170℃；
（4）CO₂能使澄清石灰水變渾濁，可利用B中澄清石灰水檢驗(yàn)，混合氣體中SO₂也能使澄清石灰水變渾濁；
（5）溴的四氯化碳溶液顯紅棕色，如果乙烯能與溴反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，消耗的溴越來(lái)越多，溶液的顏色會(huì)變淺直至褪色，如果乙烯與溴發(fā)生加成反應(yīng)，C中無(wú)氣體逸出，如果發(fā)生取代反應(yīng)，只會(huì)有HBr氣體生成進(jìn)入D中，可結(jié)合反應(yīng)的現(xiàn)象判斷．

解答 解：（1）因濃硫酸的強(qiáng)氧化性，乙醇脫水生成的碳和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，故答案為：C+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（2）為得到純凈的乙烯，應(yīng)用NaOH溶液除去SO₂、CO₂，（并用石灰水檢驗(yàn)是否除盡），然后用硫酸銅粉末或CaCl₂干燥；乙烯與單質(zhì)溴之間可能發(fā)生加成反應(yīng)，也可能發(fā)生取代反應(yīng)，若是取代反應(yīng)，則會(huì)有HBr生成，HBr與AgNO₃溶液反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生淺黃色沉淀，所以裝置連接順序?yàn)椋篎→A→B→E→C→D，故答案為：A→B→E→C；
（3）濃硫酸密度大于乙醇，且混合過(guò)程中放熱大量熱，所以應(yīng)該將濃硫酸加入乙醇中，混合加熱到170℃時(shí)有乙烯生成，故答案為：濃硫酸；170℃；
（4）CO₂遇澄清石灰水變渾濁，SO₂也能使澄清石灰水變渾濁，因此無(wú)法確定生成物中一定有CO₂，故答案為：澄清石灰水變渾濁；SO₂也能使澄清石灰水變渾濁；
（5）乙烯與溴反應(yīng)后，溴的四氯化碳溶液顏色會(huì)逐漸褪色，如果溴與乙烯發(fā)生的是取代反應(yīng)，生成的溴化氫遇硝酸銀溶液會(huì)生成淡黃色沉淀，如果發(fā)生的是加成反應(yīng)，D中無(wú)現(xiàn)象，故答案為：溴的四氯化碳溶液顏色會(huì)逐漸褪色；淡黃色沉淀；加成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了乙烯的實(shí)驗(yàn)室制備和性質(zhì)的檢驗(yàn)，明確制備原理是解題關(guān)鍵，注意掌握乙醇的化學(xué)性質(zhì)、乙烯性質(zhì)及檢驗(yàn)方法，題目難度不大．