Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)用30mL濃硫酸與10mL無水乙醇共熱制備乙烯氣體、并測(cè)定乙醇轉(zhuǎn)化成乙烯的轉(zhuǎn)化率。已知生成的乙烯氣體中含有SO2、CO2、乙醇和乙醚等雜質(zhì)。有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	溶解性	顏色狀態(tài)	密度g/cm3
乙醇	-114.1	78.3	與水、有機(jī)溶劑互溶	無色液體	0.79
乙醚	-116.2	34.5	不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑	無色液體	0.7135

（1）制備乙烯

① 從A～E中選擇必要的裝置完成實(shí)驗(yàn)，并按氣流方向連接的順序?yàn)?/span>________（填儀器接口的字母編號(hào)）。

② D裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____________實(shí)驗(yàn)后，檢驗(yàn)D溶液中含有CO32-的實(shí)驗(yàn)方案為______________。

③ E裝置的主要作用是__________________。

（2）測(cè)定乙烯

反應(yīng)結(jié)束后，用移液管移取C中溶液20mL（不考慮溶液體積變化）于錐形瓶中，先加入約2mL稀硫酸酸化．再用0.1000mol/L的Na2C2O4溶液滴定未反應(yīng)完的KMnO4。

已知：C2H4 CO2+H2O；C2O42- CO2+H2O；MnO4-→Mn2+

④ 以下情況使得測(cè)定乙烯的量偏高的是（_____）

A．在用蒸餾水清洗堿式滴定管后，直接裝Na2C2O4標(biāo)準(zhǔn)液

B.錐形瓶清洗干凈后殘有大量水珠

C.滴定前，滴定管內(nèi)無氣泡，滴定后有氣泡

D．讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定后俯視

⑤ 油定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_______________。

⑥ 已知用去Na2C2O4溶液20.00mL，則乙醇轉(zhuǎn)化成乙烯的轉(zhuǎn)化率為___________。

Answer 1

【答案】 a→h i→f g→d SO2 + 2OH—=SO32— + H2O 、CO2 + 2OH—=CO32— + H2O 取少許D溶液于試管中，先滴加足量的雙氧水，然后再加入一定量的硫酸，產(chǎn)生能使澄清石灰水渾濁的氣體，則證明D溶液中含有CO32— 冷凝并收集乙醚 CD 溶液由粉紅色變成無色，且半分鐘內(nèi)不變色。 2.91%

【解析】試題分析：本題以乙醇的消去反應(yīng)生成乙烯為背景，考查化學(xué)反應(yīng)方程式書寫、離子檢驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、裝置選擇的原理、定量實(shí)驗(yàn)方案中誤差的討論、滴定終點(diǎn)的判斷、定量實(shí)驗(yàn)計(jì)算等知識(shí)，考查考生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和對(duì)定量實(shí)驗(yàn)的綜合分析能力。解答過程中需要充分閱讀、理解題目的已知條件，并且合理應(yīng)用到解題過程中。

解析：（1）①由于乙醇轉(zhuǎn)變成乙烯的氣體中同時(shí)含有SO2、CO2、乙醇和乙醚等雜質(zhì)，而待選擇的裝置中只有酸性KMnO4溶液可以吸收乙烯用于定量測(cè)定，但是酸性KMnO4能同時(shí)氧化乙醇、SO2，這樣就會(huì)使得測(cè)定結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，所以必須先除去這些雜質(zhì)。結(jié)合題目中乙醇、乙醚性質(zhì)的描述，可選擇冰水冷卻使乙醇、乙醚液化，選擇NaOH溶液除去SO2、CO2。正確答案：a→h i→f g→d。②D裝置中的NaOH吸收SO2、CO2，反應(yīng)的離子方程式是 SO2+2OH-=SO32-+H2O 、CO2+2OH-=CO32-+H2O。檢驗(yàn)其中的CO32-時(shí)，常用的方法是用酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2或用CaCl2等反應(yīng)生成CaCO3沉淀，但是兩種方案中SO32-都會(huì)影響CO32-的檢驗(yàn)，必須先除去，考慮到不能干擾CO32-檢驗(yàn)，可以將SO32-氧化除去。正確答案：SO2+2OH-=SO32-+H2O CO2+2OH-=CO32-+H2O、取少許D溶液于試管中，先滴加足量的雙氧水，然后再加入一定量的硫酸，產(chǎn)生能使澄清石灰水渾濁的氣體，則證明D溶液中含有CO32- 。③ E裝置的冰水可以冷凝除去乙醇、乙醚，正確答案：冷凝并收集乙醚和乙醇。（2）除去雜質(zhì)后，乙烯在酸性KMnO4溶液中氧化生成CO2，還原產(chǎn)物是Mn2+，剩余的KMnO4用稀硫酸酸化后用Na2C2O4滴定，Na2C2O4溶液水解呈堿性，需盛放在見識(shí)滴定管中。④A、蒸餾水清洗堿式滴定管后直接裝Na2C2O4標(biāo)準(zhǔn)液，殘留的水會(huì)使標(biāo)準(zhǔn)Na2C2O4溶液稀釋，導(dǎo)致滴定消耗的Na2C2O4溶液體積偏大，計(jì)算得到剩余的KMnO4偏多，與乙烯反應(yīng)的KMnO4偏少，結(jié)果偏小，A錯(cuò)誤。B、錐形瓶清洗后殘留的水不影響標(biāo)準(zhǔn)Na2C2O4溶液的消耗量，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響，B錯(cuò)誤。C、滴定前無氣泡，滴定后有氣泡，滴定結(jié)束讀數(shù)時(shí)，氣泡被當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)溶液體積讀數(shù)，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)帶入的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，計(jì)算得到剩余的KMnO4偏小，與乙烯反應(yīng)的KMnO4偏多，結(jié)果偏大，C正確。D、滴定前平視，滴定后俯視，讀出的標(biāo)準(zhǔn)液消耗體積偏小，類似C后半段分析，結(jié)果偏大，D正確。正確答案CD。⑤滴定過程中不斷消耗KMnO4，所以終點(diǎn)時(shí)KMnO4恰好完全反應(yīng)。正確答案：溶液由粉紅色變成無色，且半分鐘內(nèi)不變色。⑥KMnO4與Na2C2O4反應(yīng)離子方程式為2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，反應(yīng)消耗20.00mLNa2C2O4時(shí)，參加反應(yīng)的MnO4-： ，原吸收液吸收乙烯時(shí)消耗KMnO4：n(MnO4-)=0.1000mol/L×0.2000L-8×10-4mol×10=0.01200mol，吸收乙烯反應(yīng)為5C2H4+12MnO4-+36H+=10CO2↑+12Mn2++28H2O，則，乙醇質(zhì)量m=0.79g/mL×10mL=7.9g，n(乙醇)=7.9g/46gmol-1=0.1717mol，理論生成乙烯0.1717mol，乙醇轉(zhuǎn)化成乙烯的轉(zhuǎn)化率為0.005000mol/0.1717mol×100%=2.912%。正確答案：2.912%（2.91%也可以）。