Question

11．丁烷催化裂解可按兩種方式進(jìn)行：C₄H₁₀→C₂H₆+C₂H₄；C₄H₁₀→CH₄+C₃H₆，某化學(xué)興趣小組為了測(cè)定裂解氣中CH₄和C₂H₆的比例關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如圖所示：

如圖連接好裝置后，需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)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；G后面裝置已省略．Al₂O₃是烷烴裂解催化劑．
（1）這三步操作的先后順序依次是②③①．
（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明排空氣的方法打開(kāi)開(kāi)關(guān)K，使丁烷氣體流經(jīng)各裝置．
（3）B裝置所起的作用是通過(guò)觀察氣泡，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)K，控制氣流．
（4）寫(xiě)出甲烷與氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu．
（5）若對(duì)E裝置中的混和物再按圖流程實(shí)驗(yàn)：

①分離操作Ⅰ、Ⅱ的方法是：Ⅰ分液，Ⅱ蒸餾．
②Na₂SO₃溶液的作用是（用離子方程式表示）SO₃^2-+Br₂+H₂O=2H⁺+SO₄^2-+2Br^-．
（6）假定丁烷完全裂解，流經(jīng)各裝置中的氣體能完全反應(yīng)，該實(shí)驗(yàn)要測(cè)定的數(shù)據(jù)有：①E和F裝置的總質(zhì)量反應(yīng)前后的變化量；②G裝置中固體質(zhì)量反應(yīng)前后的變化量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先檢驗(yàn)氣密性，趕出內(nèi)部氣體，再加熱；
（2）根據(jù)可燃?xì)怏w的驗(yàn)純操作方法分析；
（3）通過(guò)觀察氣泡，可以控制氣體的流速；
（4）甲烷和氧化銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化碳、銅和水；
（5）①互不相溶的液體采用分液的方法分離，互溶的液體采用蒸餾的方法分離；
②亞硫酸鈉具有還原性，能和溴反應(yīng)除去溴．
（6）E、F吸收的是烯烴，G減少的質(zhì)量是氧化銅中的氧元素質(zhì)量，丁烷的裂解中，生成乙烯的物質(zhì)的量和乙烷的物質(zhì)的量相等，甲烷和丙烯的物質(zhì)的量相等，再結(jié)合原子守恒計(jì)算甲烷的物質(zhì)的量；

解答 解：（1）應(yīng)先檢查整套裝置的氣密性，排出裝置中的空氣，再給D、G裝置加熱，所以正確的操作順序?yàn)椋孩冖邰伲?br />故答案為：②③①；
（2）打開(kāi)K，使丁烷氣依次流經(jīng)各裝置，
故答案為：打開(kāi)K，使丁烷氣依次流經(jīng)各裝置；
（3）B裝置中盛有水，可以通過(guò)觀察B中產(chǎn)生的氣泡快慢來(lái)控制氣體的流速，
故答案為：通過(guò)觀察氣泡，調(diào)節(jié)K，控制氣體流速；
（4）甲烷和氧化銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化碳、銅和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu，
故答案為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu；
（5）混合物中含有有機(jī)物和溴，向混合物中加入亞硫酸鈉溶液后，溶液分層，采用分液的方法分離出混合物和有機(jī)層，互溶的液體采用蒸餾的方法分離，分離出甲和乙，
①互不相溶的液體采用分液的方法分離，互溶的液體采用蒸餾的方法分離，所以操作I、操作II分別是分液、蒸餾，
故答案為：分液；蒸餾；
②亞硫酸鈉具有還原性，能和強(qiáng)氧化性物質(zhì)溴反應(yīng)而除去溴，反應(yīng)的離子方程式為：SO₃^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺，
故答案為：SO₃^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺．
（6）測(cè)定裂解氣中CH₄和C₂H₆的比例關(guān)系，E、F吸收的是烯烴，G減少的質(zhì)量是氧化銅中的氧元素質(zhì)量，丁烷的裂解中，生成乙烯的物質(zhì)的量和乙烷的物質(zhì)的量相等，甲烷和丙烯的物質(zhì)的量相等，再結(jié)合原子守恒計(jì)算甲烷的物質(zhì)的量，該實(shí)驗(yàn)要測(cè)定的數(shù)據(jù)有：①E和F裝置的總質(zhì)量反應(yīng)前后的變化量，
②G裝置中固體質(zhì)量反應(yīng)前后的變化量，
故答案為：G裝置中固體質(zhì)量反應(yīng)前后的變化量；

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)計(jì)算、物質(zhì)分離和提純的方法等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，難點(diǎn)是計(jì)算甲烷和甲烷的物質(zhì)的量之比，明確質(zhì)量增加的量和質(zhì)量減少的量分別是什么物質(zhì)是解本題的關(guān)鍵．