Question

丁烷在一定條件下裂解可按兩種方式進行：
C₄H₁₀

催化劑

△

C₂H₆+C₂H₄，C₄H₁₀

催化劑

△

CH₄+C₃H₆．
如圖是某化學(xué)興趣小組進行丁烷裂解的實驗流程．（注：CuO能將烴氧化成CO₂和H₂O，G后面裝置與答題無關(guān)，省略）

按上圖連好裝置后，需進行的實驗操作有：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　…
（1）這三步操作的先后順序依次是

②、③、①

．
（2）氧化鋁的作用是

催化劑

，寫出甲烷與氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式

CH₄+4CuO

△

CO₂+2H₂O+4Cu

（3）B裝置所起的作用是

觀察、控制丁烷氣體的流速

．
（4）若對E裝置中的混合物（溴水足量），再按以下流程實驗：
 
①操作I、操作II分別是

分液

、

蒸餾

②已知D的氫核磁共振譜圖上只有一種峰，則D的結(jié)構(gòu)簡式

③Na₂SO₃溶液的作用是

除去有機物中溶解的Br₂

（5）假定丁烷完全裂解，當(dāng)（E+F）裝置的總質(zhì)量比反應(yīng)前增加了0.7g，G裝置的質(zhì)量減少了1.76g，則丁烷的裂解產(chǎn)物中甲烷和乙烷的物質(zhì)的量之比n （CH₄）：n （C₂H₆）=

1：1

（假定流經(jīng)D、G裝置中的氣體能完全反應(yīng)）

Answer 1

分析：（1）應(yīng)先檢驗氣密性，趕出內(nèi)部氣體，再加熱；
（2）氧化鋁作催化劑，加熱條件下，甲烷能被氧化銅氧化生成二氧化碳；
（3）通過觀察氣泡，控制氣體流速；
（4）混合物中含有有機物和溴，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層，互溶的液體采用蒸餾的方法分離，分離出A和B，B和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成C，在加熱、銅作催化劑的條件下，C
被氧化生成D，則C為醇，B是氯代烴，D是醛；
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；
②D的氫核磁共振譜圖上只有一種峰，說明D只有一種氫原子；
③亞硫酸鈉具有還原性，能和強氧化性物質(zhì)溴反應(yīng)而除去溴；
（5）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)合原子守恒計算甲烷和乙烷的物質(zhì)的量之比；

解答：解：（1）應(yīng)先檢驗氣密性，趕出內(nèi)部氣體，再給D、G裝置加熱；
故答案為：②③①；
（2）氧化鋁作催化劑，加熱條件下，甲烷和氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳、水和銅，反應(yīng)方程式為：CH₄+4CuO

△

CO₂+2H₂O+4Cu；
 故答案為：催化劑、CH₄+4CuO

△

CO₂+2H₂O+4Cu；
（3）B裝置所起的作用是通過觀察氣泡，控制氣體流速；
故答案為：通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)K，控制氣體流速；
（4）混合物中含有有機物和溴，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層，互溶的液體采用蒸餾的方法分離，分離出A和B，B和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成C，在加熱、銅作催化劑的條件下，C
被氧化生成D，則C為醇，B是氯代烴，D是醛；
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；
②D的氫核磁共振譜圖上只有一種峰，說明D只有一種氫原子，且D是醛，所以是乙二醛，結(jié)構(gòu)簡式為：，故答案為：；
③亞硫酸鈉具有還原性，能和強氧化性物質(zhì)溴反應(yīng)而除去溴，故答案為：除去有機物中溶解的Br₂；
（5）丁烷的裂解中生成的乙烯和乙烷的物質(zhì)的量相等，生成的甲烷和丙烯的物質(zhì)的量相等，
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，
設(shè)X為C₂H₄的物質(zhì)的量，y為C₃H₆的物質(zhì)的量，則乙烷和甲烷的物質(zhì)的量分別是x、y，
 28x+42y=0.7g
乙烷和甲烷和氧化銅反應(yīng)需要的氧原子的物質(zhì)的量為
2（2x+y）+

6x+2y

2

=

1.76

16

mol，
解得：x=y=0.07mol
故答案為：1：1．

點評：本題考查實驗操作、實驗計算、物質(zhì)分離和提純的方法等知識點，難點是計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，難度較大．