Question

11．丁烷催化裂解可按兩種方式進行：C₄H₁₀→C₂H₆+C₂H₄；C₄H₁₀→CH₄+C₃H₆，某化學興趣小組為了測定裂解氣中CH₄和C₂H₆的比例關系，設計實驗如圖所示：

如圖連接好裝置后，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…
注：CuO能將烴氧化成CO₂和H₂O；G后面裝置已省略．Al₂O₃是烷烴裂解催化劑．
（1）這三步操作的先后順序依次是②③①．
（2）簡要說明排空氣的方法打開開關K，使丁烷氣體流經各裝置．
（3）B裝置所起的作用是通過觀察氣泡，調節(jié)開關K，控制氣流．
（4）寫出甲烷與氧化銅反應的化學方程式CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu．
（5）若對E裝置中的混和物再按圖流程實驗：

①分離操作Ⅰ、Ⅱ的方法是：Ⅰ分液，Ⅱ蒸餾．
②Na₂SO₃溶液的作用是（用離子方程式表示）SO₃^2-+Br₂+H₂O=2H⁺+SO₄^2-+2Br^-．
（6）假定丁烷完全裂解，流經各裝置中的氣體能完全反應，該實驗要測定的數據有：①E和F裝置的總質量反應前后的變化量；②G裝置中固體質量反應前后的變化量．

Answer 1

分析 （1）根據實驗時應先檢驗氣密性，趕出內部氣體，再加熱；
（2）根據可燃氣體的驗純操作方法分析；
（3）通過觀察氣泡，可以控制氣體的流速；
（4）甲烷和氧化銅發(fā)生氧化還原反應生成二氧化碳、銅和水；
（5）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；
②亞硫酸鈉具有還原性，能和溴反應除去溴．
（6）E、F吸收的是烯烴，G減少的質量是氧化銅中的氧元素質量，丁烷的裂解中，生成乙烯的物質的量和乙烷的物質的量相等，甲烷和丙烯的物質的量相等，再結合原子守恒計算甲烷的物質的量；

解答 解：（1）應先檢查整套裝置的氣密性，排出裝置中的空氣，再給D、G裝置加熱，所以正確的操作順序為：②③①，
故答案為：②③①；
（2）打開K，使丁烷氣依次流經各裝置，
故答案為：打開K，使丁烷氣依次流經各裝置；
（3）B裝置中盛有水，可以通過觀察B中產生的氣泡快慢來控制氣體的流速，
故答案為：通過觀察氣泡，調節(jié)K，控制氣體流速；
（4）甲烷和氧化銅發(fā)生氧化還原反應生成二氧化碳、銅和水，反應的化學方程式CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu，
故答案為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+2H₂O+4Cu；
（5）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，分離出甲和乙，
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；
②亞硫酸鈉具有還原性，能和強氧化性物質溴反應而除去溴，反應的離子方程式為：SO₃^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺，
故答案為：SO₃^2-+Br₂+H₂O=SO₄^2-+2Br^-+2H⁺．
（6）測定裂解氣中CH₄和C₂H₆的比例關系，E、F吸收的是烯烴，G減少的質量是氧化銅中的氧元素質量，丁烷的裂解中，生成乙烯的物質的量和乙烷的物質的量相等，甲烷和丙烯的物質的量相等，再結合原子守恒計算甲烷的物質的量，該實驗要測定的數據有：①E和F裝置的總質量反應前后的變化量，
②G裝置中固體質量反應前后的變化量，
故答案為：G裝置中固體質量反應前后的變化量；

點評 本題考查實驗操作、實驗計算、物質分離和提純的方法等知識點，題目難度中等，難點是計算甲烷和甲烷的物質的量之比，明確質量增加的量和質量減少的量分別是什么物質是解本題的關鍵．