Question

4．如图1是某化学兴趣小组进行丁烷裂解的实验流程．（注：CuO能将烃氧化成CO₂和H₂O，G后面装置与答题无关，铁架台等已省略．）按图连好装置后，需进行的实验操作有：①给D、G装置加热；②检查整套装置的气密性；③排出装置中的空气等…

（1）这三步操作的先后顺序依次是②③①
（2）B装置所起的作用是通过观察气泡，调节K，控制气体流速
（3）假定丁烷按C₄H₁₀→C₂H₆+C₂H₄和C₄H₁₀→CH₄+C₃H₆的方式完全裂解，当（E+F）装置的总质量比反应前增加了0.7g，G装置的质量减少了1.76g，则丁烷的裂解产物中，甲烷与乙烷的物质的量之比为1：1（假定流经D、G装置中的气体能完全反应）
（4）若对E装置中的混合物再按图2流程实验：
①分离操作Ⅰ和Ⅱ的名称分别是：Ⅰ分液分液Ⅱ蒸馏
Na₂SO₃溶液的作用是（用离子方程式表示）SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+2Br^-+4H⁺
②已知B的碳原子数大于A的碳原子数，请写出B的结构简式CH₂BrCHBrCH₃．

Answer 1

分析 （1）先检验气密性，赶出内部气体，再加热；
（2）通过观察气泡，控制气体流速；
（3）E、F吸收的是烯烃，G减少的质量是氧化铜中的氧元素质量，丁烷的裂解中，生成乙烯的物质的量和乙烷的物质的量相等，甲烷和丙烯的物质的量相等，再结合原子守恒计算甲烷和乙烷的物质的量之比；
（4）混合物中含有单质溴、水、1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷，加入亚硫酸钠，亚硫酸钠被溴氧化生成硫酸钠，同时生成NaBr，从而除去单质溴，1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷都不溶于水，溶液分层，采用分液的方法分离出混合物和有机层，互溶的1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷采用蒸馏的方法分离，分离出A和B，而B的碳原子数大于A的碳原子数可区分A和B；

解答 解：（1）先检验气密性，赶出内部气体，再给D、G装置加热；
故答案为：②③①；
（2）B装置所起的作用是通过观察气泡，控制气体流速；
故答案为：通过观察气泡，调节K，控制气体流速；
（3）丁烷的裂解中生成的乙烯和乙烷的物质的量相等，生成的甲烷和丙烯的物质的量相等，E、F吸收的是烯烃，G减少的质量是氧化铜中的氧元素质量，设x为C₂H₄的物质的量，y为C₃H₆的物质的量，则乙烷和甲烷的物质的量分别是x、y，则：
28x+42y=0.7g；
乙烷、甲烷与氧化铜反应需要的氧原子的物质的量为：
x×（2+1.5）×2+y×2×2=$\frac{1.76}{16}$，
解得：x=y=0.01mol
故答案为：1：1；
（4）混合物中含有单质溴、水、1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷，加入亚硫酸钠，亚硫酸钠被溴氧化生成硫酸钠，同时生成NaBr，从而除去单质溴，1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷都不溶于水，溶液分层，采用分液的方法分离出混合物和有机层，互溶的1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷采用蒸馏的方法分离，分离出A和B，而B的碳原子数大于A的碳原子数可区分A和B；
①通过以上分析知，分离操作Ⅰ和Ⅱ的名称分别是：Ⅰ分液、Ⅱ蒸馏，亚硫酸钠具有还原性，能和强氧化性物质溴反应而除去溴，离子方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+2Br^-+4H⁺，
故答案为：分液；蒸馏；SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+2Br^-+4H⁺；
②已知B的碳原子数大于A的碳原子数，说明B中碳原子个数是3、A中碳原子个数是2，B为1，2-二溴丙烷，B的结构简式CH₂BrCHBrCH₃．
故答案为：CH₂BrCHBrCH₃．

点评 本题以丁烷裂解为载体考查实验基本操作、计算、物质的分离和提纯，明确流程图中各个装置的作用、物质分离和提纯方法的选取等知识点即可解答，难点是（3）题计算，明确质量增加的量和质量减少的量分别是什么物质是解（5）的关键，题目难度中等．