Question

19．已知：實(shí)驗(yàn)室制乙烯的裝置如圖：

實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．如圖連接好裝置，檢驗(yàn)氣密性
b．添加藥品，點(diǎn)燃酒精燈
c．觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：高錳酸鉀溶液和溴水顏色逐漸褪去，燒瓶?jī)?nèi)液體漸漸變黑，能聞到刺激性氣味
d．…
（1）寫出實(shí)驗(yàn)室制取乙烯的化學(xué)反應(yīng)方程式：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）分析：甲認(rèn)為使二者褪色的是乙烯，乙認(rèn)為有副反應(yīng)，不能排除另一種酸性氣體的作用．
①根據(jù)甲的觀點(diǎn)，寫出乙烯使酸性高錳酸鉀溶液褪色的離子反應(yīng)方程式：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
②為進(jìn)一步驗(yàn)證使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是乙烯，在A、B間增加下列 裝有某種試劑的洗氣瓶：
D中盛裝的試劑是a，E中盛裝的試劑是c；（填序號(hào)）
a．NaOH溶液 b．稀H₂SO₄溶液
c．品紅試液 d．溴的四氯化碳溶液
（3）乙烯使溴水褪色，丙同學(xué)認(rèn)為是加成反應(yīng)，丁同學(xué)認(rèn)為是取代反應(yīng)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證哪個(gè)同學(xué)正確：測(cè)定反應(yīng)前后溴水的PH值，若PH值變大，則為加成反應(yīng)，若PH值變小則為取代反應(yīng)．
（4）H₂SO₄在這個(gè)反應(yīng)中做催化劑，有種觀點(diǎn)認(rèn)為其催化過(guò)程可分三步簡(jiǎn)單表示如下：
①a．烊鹽的生成：CH₃CH₂OH+H₂SO₄→CH₃CH₂O+H₂（烊鹽）+HSO₄^-
b．乙基正離子的生成：CH₃CH₂O+H₂→CH₃CH₂⁺+H₂O
c．乙烯的生成：CH₃CH₂⁺+HSO₄^-→CH₂=CH₂↑+H₂SO₄
②關(guān)于濃硫酸的催化作用，下列敘述正確的是BC．
A．降低了反應(yīng)的焓變
B．增大了反應(yīng)的速率
C．降低了反應(yīng)的活化能
D．增大了反應(yīng)的平衡常數(shù)．

Answer 1

分析 裝置A：乙醇在濃硫酸的催化作用下、加熱170℃發(fā)生分子內(nèi)脫水生成乙烯，溫度計(jì)測(cè)反應(yīng)的溫度，裝置B：乙烯與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)使高錳酸鉀溶液褪色，裝置C：乙烯含有碳碳雙鍵，能和溴發(fā)生加成反應(yīng)，為進(jìn)一步驗(yàn)證使酸性高錳酸鉀溶液褪色的是乙烯，在A、B間增加下列D、E裝置，溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若發(fā)生加成反應(yīng)，則消耗溴單質(zhì)平衡逆向移動(dòng)，溶液酸性減弱，若發(fā)生取代反應(yīng)則生成強(qiáng)酸HBr，溶液酸式增強(qiáng)，所以可以測(cè)定溴水反應(yīng)前后后溶液pH變化：若PH值變大，則為加成反應(yīng)，若PH值變小則為取代反應(yīng)．
（1）乙醇在濃硫酸的催化作用下、加熱170℃發(fā)生分子內(nèi)脫水生成乙烯；
（2）①乙烯含有碳碳雙鍵具有強(qiáng)的還原性，被高錳酸鉀氧化生成二氧化碳和水；
②制取的乙烯中含有二氧化硫，二氧化硫、乙烯都具有還原性，都能夠使高錳酸鉀褪色，檢驗(yàn)乙烯應(yīng)排除二氧化硫的干擾；
（3）溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若發(fā)生加成反應(yīng)，則消耗溴單質(zhì)平衡逆向移動(dòng)，溶液酸性減弱，若發(fā)生取代反應(yīng)則生成強(qiáng)酸HBr，溶液酸式增強(qiáng)，據(jù)此解答；
（4）①依據(jù)濃硫酸在反應(yīng)中起催化劑作用判斷解答；
②A．反應(yīng)焓變與反應(yīng)物生成物狀態(tài)有關(guān)，與催化劑無(wú)關(guān)；
B．依據(jù)催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響；
C．使用催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能；
D．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)．

解答 解：（1）乙醇在濃硫酸的催化作用下170℃時(shí)發(fā)生分子內(nèi)脫水生成乙烯，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O，
故答案為：CH₃CH₂OH$→_{△}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）①乙烯含有碳碳雙鍵具有強(qiáng)的還原性，被高錳酸鉀氧化生成二氧化碳和水，化學(xué)方程式：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
故答案為：5CH₂=CH₂+12MnO₄^-+36H⁺=12Mn²⁺+10CO₂↑+28H₂O；
②制取的乙烯中含有二氧化硫，二氧化硫、乙烯都具有還原性，都能夠使高錳酸鉀褪色，檢驗(yàn)乙烯應(yīng)排除二氧化硫的干擾，二氧化硫?yàn)樗嵝匝趸�物，能夠被氫氧化鈉溶液吸收，然后用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫是否除盡，再通入酸性的高錳酸鉀溶液，所以D中盛裝的試劑是氫氧化鈉，E中盛裝的試劑是品紅溶液；
故答案為：a；c；
（3）溴水中存在Br₂+H₂O?HBr+HBrO，若發(fā)生加成反應(yīng)，則消耗溴單質(zhì)平衡逆向移動(dòng)，溶液酸性減弱，若發(fā)生取代反應(yīng)則生成強(qiáng)酸HBr，溶液酸式增強(qiáng)，所以可以測(cè)定溴水反應(yīng)前后后溶液pH變化：若PH值變大，則為加成反應(yīng)，若PH值變小則為取代反應(yīng)；
故答案為：測(cè)定反應(yīng)前后溴水的PH值，若PH值變大，則為加成反應(yīng)，若PH值變小則為取代反應(yīng)；
（4）①濃硫酸在乙醇消去生成乙烯的反應(yīng)中起催化劑作用，所以反應(yīng)后生成產(chǎn)物為乙烯和硫酸，反應(yīng)方程式：烯的生成：CH₃CH₂⁺+HSO₄^-→CH₂=CH₂↑+H₂SO₄；
故答案為：CH₃CH₂⁺；HSO₄^-；H₂SO₄；
②A．反應(yīng)焓變與反應(yīng)物生成物狀態(tài)有關(guān)，與催化劑無(wú)關(guān)，所以使用濃硫酸不會(huì)改變反應(yīng)焓變，故A錯(cuò)誤；
B．催化劑能夠加快反應(yīng)速率，故B正確；
C．使用催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能，使 更多分子變?yōu)榛罨�分子，加快反�?yīng)速率，故C正確；
D．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D錯(cuò)誤；
故選：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題以乙烯的實(shí)驗(yàn)室制備和性質(zhì)檢驗(yàn)載體考查了乙醇消去反應(yīng)，明確反應(yīng)原理及乙烯的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，注意平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，題目難度中等．