Question

19．已知：實驗室制乙烯的裝置如圖：

實驗步驟如下：
a．如圖連接好裝置，檢驗氣密性
b．添加藥品，點燃酒精燈
c．觀察實驗現象：高錳酸鉀溶液和溴水顏色逐漸褪去，燒瓶內液體漸漸變黑，能聞到刺激性氣味
d．…
（1）寫出實驗室制取乙烯的化學反應方程式：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）分析：甲認為使二者褪色的是乙烯，乙認為有副反應，不能排除另一種酸性氣體的作用．
①根據甲的觀點，寫出乙烯使酸性高錳酸鉀溶液褪色的離子反應方程式：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
②為進一步驗證使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是乙烯，在A、B間增加下列 裝有某種試劑的洗氣瓶：
D中盛裝的試劑是a，E中盛裝的試劑是c；（填序號）
a．NaOH溶液 b．稀H₂SO₄溶液
c．品紅試液 d．溴的四氯化碳溶液
（3）乙烯使溴水褪色，丙同學認為是加成反應，丁同學認為是取代反應，請設計一個簡單實驗驗證哪個同學正確：測定反應前后溴水的PH值，若PH值變大，則為加成反應，若PH值變小則為取代反應．
（4）H₂SO₄在這個反應中做催化劑，有種觀點認為其催化過程可分三步簡單表示如下：
①a．烊鹽的生成：CH₃CH₂OH+H₂SO₄→CH₃CH₂O+H₂（烊鹽）+HSO₄^-
b．乙基正離子的生成：CH₃CH₂O+H₂→CH₃CH₂⁺+H₂O
c．乙烯的生成：CH₃CH₂⁺+HSO₄^-→CH₂=CH₂↑+H₂SO₄
②關于濃硫酸的催化作用，下列敘述正確的是BC．
A．降低了反應的焓變
B．增大了反應的速率
C．降低了反應的活化能
D．增大了反應的平衡常數．

Answer 1

分析 裝置A：乙醇在濃硫酸的催化作用下、加熱170℃發(fā)生分子內脫水生成乙烯，溫度計測反應的溫度，裝置B：乙烯與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應使高錳酸鉀溶液褪色，裝置C：乙烯含有碳碳雙鍵，能和溴發(fā)生加成反應，為進一步驗證使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是乙烯，在A、B間增加下列D、E裝置，溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若發(fā)生加成反應，則消耗溴單質平衡逆向移動，溶液酸性減弱，若發(fā)生取代反應則生成強酸HBr，溶液酸式增強，所以可以測定溴水反應前后后溶液pH變化：若PH值變大，則為加成反應，若PH值變小則為取代反應．
（1）乙醇在濃硫酸的催化作用下、加熱170℃發(fā)生分子內脫水生成乙烯；
（2）①乙烯含有碳碳雙鍵具有強的還原性，被高錳酸鉀氧化生成二氧化碳和水；
②制取的乙烯中含有二氧化硫，二氧化硫、乙烯都具有還原性，都能夠使高錳酸鉀褪色，檢驗乙烯應排除二氧化硫的干擾；
（3）溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若發(fā)生加成反應，則消耗溴單質平衡逆向移動，溶液酸性減弱，若發(fā)生取代反應則生成強酸HBr，溶液酸式增強，據此解答；
（4）①依據濃硫酸在反應中起催化劑作用判斷解答；
②A．反應焓變與反應物生成物狀態(tài)有關，與催化劑無關；
B．依據催化劑對反應速率的影響；
C．使用催化劑能夠降低反應的活化能；
D．平衡常數只與溫度有關．

解答 解：（1）乙醇在濃硫酸的催化作用下170℃時發(fā)生分子內脫水生成乙烯，反應的化學方程式為：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O，
故答案為：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）①乙烯含有碳碳雙鍵具有強的還原性，被高錳酸鉀氧化生成二氧化碳和水，化學方程式：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
故答案為：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
②制取的乙烯中含有二氧化硫，二氧化硫、乙烯都具有還原性，都能夠使高錳酸鉀褪色，檢驗乙烯應排除二氧化硫的干擾，二氧化硫為酸性氧化物，能夠被氫氧化鈉溶液吸收，然后用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，再通入酸性的高錳酸鉀溶液，所以D中盛裝的試劑是氫氧化鈉，E中盛裝的試劑是品紅溶液；
故答案為：a；c；
（3）溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若發(fā)生加成反應，則消耗溴單質平衡逆向移動，溶液酸性減弱，若發(fā)生取代反應則生成強酸HBr，溶液酸式增強，所以可以測定溴水反應前后后溶液pH變化：若PH值變大，則為加成反應，若PH值變小則為取代反應；
故答案為：測定反應前后溴水的PH值，若PH值變大，則為加成反應，若PH值變小則為取代反應；
（4）①濃硫酸在乙醇消去生成乙烯的反應中起催化劑作用，所以反應后生成產物為乙烯和硫酸，反應方程式：烯的生成：CH₃CH₂⁺+HSO₄^-→CH₂=CH₂↑+H₂SO₄；
故答案為：CH₃CH₂⁺；HSO₄^-；H₂SO₄；
②A．反應焓變與反應物生成物狀態(tài)有關，與催化劑無關，所以使用濃硫酸不會改變反應焓變，故A錯誤；
B．催化劑能夠加快反應速率，故B正確；
C．使用催化劑能夠降低反應的活化能，使 更多分子變?yōu)榛罨�分子，加快反應速率，故C正確；
D．平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，故D錯誤；
故選：BC．

點評 本題以乙烯的實驗室制備和性質檢驗載體考查了乙醇消去反應，明確反應原理及乙烯的性質是解題關鍵，注意催化劑對反應速率的影響，注意平衡常數只與溫度有關，題目難度中等．