Question

已知在常用催化劑（如鉑、鈀）的催化下，氫氣和炔烴加成生成烷烴，難于得到烯烴，但使用活性較低的林德拉催化劑[Pd/(PbO、CaCO₃)，其中鈀附著于碳酸鈣及少量氧化鉛上]，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�，F(xiàn)有一課外活動興趣小組利用上述原理設(shè)計了一套由如下圖所示儀器組裝而成的實驗裝置（鐵架臺未畫出），擬由乙炔制得乙烯，并測定乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率。若用含0.020molCaC₂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)狀況下測得G中收集到的水VmL。試回答有關(guān)問題：

（1）裝置的連接順序是a、    、   、   、   、   、   、h（填各接口的字母）。
（2）寫出A中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式（有機(jī)物寫結(jié)構(gòu)簡式）：                         。
（3）D的作用是___________________。
（4）為減慢A中的反應(yīng)速率，X應(yīng)選用____________________________。
（5）F中留下的氣體除含C₂H₄、少許空氣外，還有                      。G所選用的量筒的容積較合理的是_____。（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）
A．500mL    B．1000mL      C．2000mL
（6）乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率為（用V來表示）_______________。

Answer 1

（12分）（1）a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可調(diào)換）；
（2）CaC₂ + 2H₂OHC≡CH↑+ Ca(OH)₂；
（3）除去雜質(zhì)氣體； （4）飽和食鹽水；
（5）H₂、C₂H₂； B；  （6）（896-V）/448。

解析試題分析：（1）由于生成的乙炔中含有還原性的雜質(zhì)氣體，所以需要用氧化劑次氯酸鈉除去，另外在反應(yīng)之前還需要干燥混合氣。最后通過排水法收集剩余的氣體，所以正確的操作順序是a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可調(diào)換）。
（2）A裝置是制備乙炔的，則A中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CaC₂ + 2H₂OHC≡CH↑+ Ca(OH)₂。
（3）次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，除去H₂S氣體中的雜質(zhì)氣體。
（4）為減慢A中的反應(yīng)速率，X應(yīng)選用飽和食鹽水。
（5）F中留下的氣體除含C₂H₄、少許空氣外，還有氫氣和乙炔。由于乙炔本身的產(chǎn)量根據(jù)0.02mol計算為約448ml。鋅的物質(zhì)的量是（1.60g×81.3%）÷65g/mol＝0.02，所以生成的氫氣體積大約是448ml。當(dāng)乙炔和氫氣完全不反應(yīng)的時候（比如催化劑失效了），兩個體積是相加的關(guān)系：4480ml＋4480ml＝896ml。只有當(dāng)完全反應(yīng)時最終產(chǎn)物體積才為448ml。由于大部分有機(jī)反應(yīng)均為不完全反應(yīng)，所以很有可能最終體積在448ml與896ml之間。所以用1000ml最合適，答案選B。
（6）反應(yīng)中體積差是896ml－Vml，則根據(jù)反應(yīng)的方程式可知參加反應(yīng)的乙炔就是896ml－Vml，所以乙炔的轉(zhuǎn)化率是（896-V）/448。
考點(diǎn)：考查乙炔的制備、物質(zhì)的除雜、化學(xué)實驗操作以及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的計算
點(diǎn)評：該題是高考中的常見題型，難度大，綜合性強(qiáng)，對學(xué)生的要求高。試題在注重對基礎(chǔ)知識鞏固和訓(xùn)練的同時，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計能力以及評價能力。該類試題主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點(diǎn)考查實驗基本操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性及靈活運(yùn)用知識解決實際問題的能力。該類試題綜合性強(qiáng)，理論和實踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進(jìn)行知識的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論。