Question

15．某同學(xué)設(shè)計實驗探究工業(yè)制乙烯原理和乙烯主要化學(xué)性質(zhì)，實驗裝置如圖所示．

（1）工業(yè)制乙烯的實驗原理是烷烴（液態(tài)）在催化劑和加熱、加壓條件下發(fā)生反應(yīng)生成不飽和烴．已知烴類都不與堿反應(yīng)．例如，石油分餾產(chǎn)物之一十六烷發(fā)生如下反應(yīng)，反應(yīng)式已配平：
C₁₆H₃₄$→_{加熱、加壓}^{催化劑}$C₈H₁₈+甲，甲$→_{加熱、加壓}^{催化劑}$4乙
甲的分子式為C₈H₁₆ ；乙的結(jié)構(gòu)簡式為CH₂=CH₂．
（2）B裝置中的實驗現(xiàn)象可能是溴水褪色．
（3）C裝置中的現(xiàn)象是紫色褪色（或變淺），其中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)類型是氧化反應(yīng)．
（4）查閱資料知，乙烯與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳．根據(jù)本實驗中裝置D（填序號）中的實驗現(xiàn)象可判斷該資料是否真實．
（5）C₄H₁₀是裂化過程中的產(chǎn)物之一，C₄H₉Cl共有4種結(jié)構(gòu)
（6）分別燃燒乙烯和甲烷，乙烯產(chǎn)生少量黑煙，原因是乙烯中含碳量高，導(dǎo)致燃燒不完全．

Answer 1

分析 石油裂化屬于化學(xué)反應(yīng)，遵循原子個數(shù)守恒，C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化劑}$C₈H₁₈+甲，所以甲分子式為：C₈H₁₆；依據(jù)方程式：C₈H₁₆$→_{△}^{催化劑}$4乙，結(jié)合原子個數(shù)守恒可知，乙為：C₂H₄，根據(jù)實驗裝置圖可知，A中產(chǎn)生的乙烯與B中的溴水發(fā)生加成反應(yīng)，使溴水褪色，乙烯被高錳酸鉀溶液氧化生成二氧化碳，C中溶液也褪色，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(jù)原子個數(shù)守恒判斷甲、乙物質(zhì)；
（2）乙烯含有碳碳雙鍵，能夠與溴發(fā)生加成反應(yīng)溴水褪色；
（3）乙烯具有還原性，能夠被酸性高錳酸鉀氧化；
（4）二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀；乙烯與溴若發(fā)生取代反應(yīng)，則必然生成溴化氫，溴化氫溶于水顯酸性；
（5）先寫出烷烴C₄H₁₀的同分異構(gòu)體，然后根據(jù)氫原子的種類等于一氯代物的種類來確定；
（6）有機物含碳量越高，燃燒火焰越明亮，煙越濃．

解答 解：（1）石油裂化屬于化學(xué)反應(yīng)，遵循原子個數(shù)守恒，C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化劑}$C₈H₁₈+甲，所以甲分子式為：C₈H₁₆；依據(jù)方程式：C₈H₁₆$→_{△}^{催化劑}$4乙，結(jié)合原子個數(shù)守恒可知，乙為：C₂H₄，結(jié)構(gòu)簡式為：CH₂=CH₂，
故答案為：C₈H₁₆；CH₂=CH₂；
（2）乙烯含有碳碳雙鍵，能夠與溴發(fā)生加成反應(yīng)而使溴水褪色，方程式為：CH₂=CH₂+Br₂→CH₃Br-CH₃Br，
故答案為：溴水褪色；
（3）乙烯具有還原性，能夠被酸性高錳酸鉀氧化發(fā)生氧化反應(yīng)：5CH₂=CH₂+12KMnO₄+18H₂SO₄→10CO₂+12MnSO₄+28H₂O+6K₂SO₄，導(dǎo)致高錳酸鉀溶液褪色，
故答案為：紫色褪色（或變淺）； 氧化反應(yīng)；
（4）乙烯與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳能夠與氫氧化鈣反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，生成碳酸鈣沉淀，D中裝有澄清的石灰水，可根據(jù)D中的實驗現(xiàn)象可判斷該資料是否真實，
故答案為：D；
（5）分子式為C₄H₉Cl的同分異構(gòu)體有：主鏈有4個碳原子的：CH₃CH₂CH₂CH₂Cl；CH₃CH₂CHClCH₃；主鏈有3個碳原子的：CH₃CH（CH₃）CH₂Cl；CH₃CCl（CH₃）₂；
共有4種情況，
故答案為：4；
（6）乙烯含碳量高于甲烷，所以燃燒火焰明亮而伴有黑煙，
故答案為：乙烯中含碳量高，導(dǎo)致燃燒不完全．

點評 本題考查了乙烯的實驗室制法以及產(chǎn)物的檢驗，熟悉裂化的原理及原子個數(shù)守恒規(guī)律、乙烯的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．