Question

13．丁烷催化裂解生成烷烴和烯烴，可按下列兩種方式進行：C₄H₁₀→C₂H₄+C₂H₆；C₄H₁₀→CH₄+C₃H₆某化學興趣小組為了測定丁烷裂解氣中CH₄和C₂H₆的比例關系，設計實驗如下圖所示：

如圖連接好裝置后，需進行的操作有：①給D、G裝置加熱；②檢查整套裝置的氣密性；③排出裝置中的空氣等…
注：CuO能將烴氧化成CO₂和H₂O；Al₂O₃是烷烴裂解的催化劑；G后面裝置已省略．
（1）這三步操作的先后順序是②③①（填序號）
（2）簡要敘述證明空氣已排盡的操作方法打開K，使丁烷氣依次流經各裝置，在裝置G的末端收集一小試管氣體堵住管口，靠近火焰，松開手指，若沒有爆鳴聲，則空氣排盡．
（3）假定丁烷完全裂解，且流經各裝置中的氣體能完全反應．當裝置E和F的總質量比反應前增加了0.7g，G裝置中固體質量比反應前減少了1.76g，則在丁烷的裂解產物中CH₄和C₂H₆的物質的量之比n（CH₄）：n（C₂H₆）=1：1．
（4）若對實驗后E裝置中的混合物再按以下流程進行實驗：

①分離操作I、Ⅱ的名稱分別是：I、分液，Ⅱ、蒸餾．
②Na₂SO₃溶液的作用是除去混合液中未反應完的溴．

Answer 1

分析 （1）應先檢驗氣密性，趕出內部氣體，再加熱；
（2）在裝置G的末端收集一小試管氣體堵住管口，靠近火焰，松開手指，若沒有爆鳴聲，則空氣排盡；
（3）“當（E+F）裝置的總質量比反應前增加了0.7g”，根據質量守恒可以知道烯烴的質量；
（4）分離不互溶的液體用分夜，分離互溶的液體用蒸餾，Na₂SO₃溶液可吸收溴單質．

解答 解：（1）應先檢驗氣密性，趕出內部氣體，再給D、G裝置加熱，
故答案為：②③①；
（2）在裝置G的末端收集一小試管氣體堵住管口，靠近火焰，松開手指，若沒有爆鳴聲，則空氣排盡；
故答案為：打開K，使丁烷氣依次流經各裝置，在裝置G的末端收集一小試管氣體堵住管口，靠近火焰，松開手指，若沒有爆鳴聲，則空氣排盡；
（3）當（E+F）裝置的總質量比反應前增加了0.7g”，根據質量守恒可以知道烯烴的質量為0.7g，設X為C₂H₄，y為C₃H₆
   28x+42y=0.7g
再根據氧原子的守恒關系如下：
2（2x+y）+$\frac{6x+4y}{2}$=$\frac{1.76}{16}$mol
解得：x=y=0.01mol
故答案為：1：1；
（4）①亞硫酸鈉與有機物不互溶，分離不互溶的液體用分夜；分離互溶的液體用蒸餾，
故答案為：分液；蒸餾；
②Na₂SO₃溶液可吸收溴單質，除去混合液中未反應完的溴，
故答案為：除去混合液中未反應完的溴．

點評 本題考查實驗操作，實驗計算，離子方程式的書寫，物質分離和提純的方法，難度較大．