Question

19．已知：实验室制乙烯的装置如图：

实验步骤如下：
a．如图连接好装置，检验气密性
b．添加药品，点燃酒精灯
c．观察实验现象：高锰酸钾溶液和溴水颜色逐渐褪去，烧瓶内液体渐渐变黑，能闻到刺激性气味
d．…
（1）写出实验室制取乙烯的化学反应方程式：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）分析：甲认为使二者褪色的是乙烯，乙认为有副反应，不能排除另一种酸性气体的作用．
①根据甲的观点，写出乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子反应方程式：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
②为进一步验证使酸性高锰酸钾溶液褪色的是乙烯，在A、B间增加下列 装有某种试剂的洗气瓶：
D中盛装的试剂是a，E中盛装的试剂是c；（填序号）
a．NaOH溶液 b．稀H₂SO₄溶液
c．品红试液 d．溴的四氯化碳溶液
（3）乙烯使溴水褪色，丙同学认为是加成反应，丁同学认为是取代反应，请设计一个简单实验验证哪个同学正确：测定反应前后溴水的PH值，若PH值变大，则为加成反应，若PH值变小则为取代反应．
（4）H₂SO₄在这个反应中做催化剂，有种观点认为其催化过程可分三步简单表示如下：
①a．烊盐的生成：CH₃CH₂OH+H₂SO₄→CH₃CH₂O+H₂（烊盐）+HSO₄^-
b．乙基正离子的生成：CH₃CH₂O+H₂→CH₃CH₂⁺+H₂O
c．乙烯的生成：CH₃CH₂⁺+HSO₄^-→CH₂=CH₂↑+H₂SO₄
②关于浓硫酸的催化作用，下列叙述正确的是BC．
A．降低了反应的焓变
B．增大了反应的速率
C．降低了反应的活化能
D．增大了反应的平衡常数．

Answer 1

分析 装置A：乙醇在浓硫酸的催化作用下、加热170℃发生分子内脱水生成乙烯，温度计测反应的温度，装置B：乙烯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色，装置C：乙烯含有碳碳双键，能和溴发生加成反应，为进一步验证使酸性高锰酸钾溶液褪色的是乙烯，在A、B间增加下列D、E装置，溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若发生加成反应，则消耗溴单质平衡逆向移动，溶液酸性减弱，若发生取代反应则生成强酸HBr，溶液酸式增强，所以可以测定溴水反应前后后溶液pH变化：若PH值变大，则为加成反应，若PH值变小则为取代反应．
（1）乙醇在浓硫酸的催化作用下、加热170℃发生分子内脱水生成乙烯；
（2）①乙烯含有碳碳双键具有强的还原性，被高锰酸钾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、乙烯都具有还原性，都能够使高锰酸钾褪色，检验乙烯应排除二氧化硫的干扰；
（3）溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若发生加成反应，则消耗溴单质平衡逆向移动，溶液酸性减弱，若发生取代反应则生成强酸HBr，溶液酸式增强，据此解答；
（4）①依据浓硫酸在反应中起催化剂作用判断解答；
②A．反应焓变与反应物生成物状态有关，与催化剂无关；
B．依据催化剂对反应速率的影响；
C．使用催化剂能够降低反应的活化能；
D．平衡常数只与温度有关．

解答 解：（1）乙醇在浓硫酸的催化作用下170℃时发生分子内脱水生成乙烯，反应的化学方程式为：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O，
故答案为：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）①乙烯含有碳碳双键具有强的还原性，被高锰酸钾氧化生成二氧化碳和水，化学方程式：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
故答案为：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
②制取的乙烯中含有二氧化硫，二氧化硫、乙烯都具有还原性，都能够使高锰酸钾褪色，检验乙烯应排除二氧化硫的干扰，二氧化硫为酸性氧化物，能够被氢氧化钠溶液吸收，然后用品红溶液检验二氧化硫是否除尽，再通入酸性的高锰酸钾溶液，所以D中盛装的试剂是氢氧化钠，E中盛装的试剂是品红溶液；
故答案为：a；c；
（3）溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若发生加成反应，则消耗溴单质平衡逆向移动，溶液酸性减弱，若发生取代反应则生成强酸HBr，溶液酸式增强，所以可以测定溴水反应前后后溶液pH变化：若PH值变大，则为加成反应，若PH值变小则为取代反应；
故答案为：测定反应前后溴水的PH值，若PH值变大，则为加成反应，若PH值变小则为取代反应；
（4）①浓硫酸在乙醇消去生成乙烯的反应中起催化剂作用，所以反应后生成产物为乙烯和硫酸，反应方程式：烯的生成：CH₃CH₂⁺+HSO₄^-→CH₂=CH₂↑+H₂SO₄；
故答案为：CH₃CH₂⁺；HSO₄^-；H₂SO₄；
②A．反应焓变与反应物生成物状态有关，与催化剂无关，所以使用浓硫酸不会改变反应焓变，故A错误；
B．催化剂能够加快反应速率，故B正确；
C．使用催化剂能够降低反应的活化能，使 更多分子变为活化分子，加快反应速率，故C正确；
D．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故D错误；
故选：BC．

点评 本题以乙烯的实验室制备和性质检验载体考查了乙醇消去反应，明确反应原理及乙烯的性质是解题关键，注意催化剂对反应速率的影响，注意平衡常数只与温度有关，题目难度中等．