Question

13．已知使用活性較低的林德拉催化劑[Pd/（PdO、CaCO₃）]，可使炔烴的氫化停留在生成烯烴的階段，而不再進(jìn)一步氫化成烷烴．現(xiàn)有一課外活動(dòng)興趣小組利用上述原理設(shè)計(jì)了一套由如下圖所示儀器組裝而成的實(shí)驗(yàn)裝置（鐵架臺(tái)未畫(huà)出），擬由乙炔制得乙烯，并測(cè)定乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率．若用含0.02mol CaC₂的電石和1.60g含雜質(zhì)18.7%的鋅粒（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）分別與足量的X和稀硫酸反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)完全后，假定在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得G中收集到的水VmL．試回答有關(guān)問(wèn)題．

（1）所用裝置的連接順序是a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可調(diào)換）（填各接口的字母）．
（2）寫(xiě)出A、C中所發(fā)生的兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式（有機(jī)物寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）：ACaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、CHC≡CH+H₂$\stackrel{林德拉催化劑}{→}$CH₂=CH₂．
（3）為減慢A中的反應(yīng)速率，X應(yīng)選用飽和食鹽水．
（4）F中留下的氣體除含少許空氣外，還有H₂、C₂H₄、C₂H₂．
（5）若V=672mL（導(dǎo)管內(nèi)氣體體積忽略不計(jì)），則乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率為50%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的是用乙炔和氫氣之間的反應(yīng)來(lái)制取乙烯，根據(jù)裝置的特點(diǎn)和應(yīng)用來(lái)連接實(shí)驗(yàn)裝置；
（2）碳化鈣可以和水反應(yīng)得到乙炔氣體，乙炔氣體和氫氣在催化劑的作用下反應(yīng)得到乙烯；
（3）為減慢反應(yīng)速率，可以將水換成飽和食鹽水；
（4）根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況來(lái)確定存在的雜質(zhì)氣體；
（5）根據(jù)反應(yīng)：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂$\stackrel{林德拉催化劑}{→}$CH₂=CH₂結(jié)合乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率等于反應(yīng)的乙炔和全部的乙炔的量的比值來(lái)計(jì)算．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)裝置顯示制取乙炔和氫氣，然后將二者混合，但是乙炔、氫氣中含有雜質(zhì)氣體，應(yīng)該先將雜質(zhì)氣體除去，再將之干燥，是純凈的氣體在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)得到乙烯，乙烯是難溶于水的氣體，可以采用排水法收集，所以裝置的連接順序是：a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可調(diào)換），
故答案為：a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可調(diào)換）；
（2）A中是碳化鈣和水反應(yīng)制取乙炔的過(guò)程，C中是乙炔和氫氣之間的加成反應(yīng)，方程式分別為：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂$\stackrel{林德拉催化劑}{→}$CH₂=CH₂，
故答案為：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂$\stackrel{林德拉催化劑}{→}$CH₂=CH₂；
（3）碳化鈣和水之間的反應(yīng)十分劇烈，為減慢反應(yīng)速率，可以將水換成飽和食鹽水，故答案為：飽和食鹽水；
（4）F中留下的氣體除含少許空氣外，還有沒(méi)有完全消耗的乙炔，氫氣以及生成的乙烯等氣體，故答案為：H₂、C₂H₄、C₂H₂；
（5）0.020molCaC₂的電石，和水反應(yīng)得到乙炔的物質(zhì)的量是0.02mol，1.60g含雜質(zhì)18.7%的鋅粒（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）的物質(zhì)的量是：$\frac{1.6（1-18.7%）}{65}$mol=0.02mol，和硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量是0.005mol，狀況下測(cè)得G中收集到的水VmL，V=672mL，則得到的乙烯的物質(zhì)的量是$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，
設(shè)乙炔的轉(zhuǎn)化量是x，則HC≡CH+H₂$\stackrel{林德拉催化劑}{→}$CH₂=CH₂                       
                     1    1                1
                    x     x                x
則反應(yīng)后得到氣體的物質(zhì)的量（0.02-x）+（0.02-x）+x=0.03，解得X=0.01mol，所以乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.01mol}{0.02mol}$×100%=50%，
故答案為：50%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)及含量測(cè)定，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)裝置的作用及發(fā)生的反應(yīng)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的考查，題目難度不大．