Question

（11分）丁烷在一定條件下裂解可按兩種方式進行：
C₄H₁₀C₂H₆+C₂H₄，    C₄H₁₀ CH₄+C₃H₆。
下圖是某化學(xué)興趣小組進行丁烷裂解的實驗流程。(注：CuO能將烴氧化成CO₂和H₂O，G后面裝置與答題無關(guān)，省略)

按上圖連好裝置后，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
⑴這三步操作的先后順序依次是____             _____。
⑵氧化鋁的作用是___    _           ，
寫出甲烷與氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式            ；             
⑶B裝置所起的作用是____________          ______。
⑷若對E裝置中的混合物(溴水足量)，再按以下流程實驗：

①操作I、操作II分別是            、           ；
②已知D的氫核磁共振譜圖上只有一種峰，則D的結(jié)構(gòu)簡式           ；           
③Na₂SO₃溶液的作用是            ；                        
(5)假定丁烷完全裂解，當(E+F)裝置的總質(zhì)量比反應(yīng)前增加了0.7 g， G裝置的質(zhì)量減少了1.76 g，則丁烷的裂解產(chǎn)物中甲烷和乙烷的物質(zhì)的量之比n (CH₄) : n (C₂H₆) =______(假定流經(jīng)D、G裝置中的氣體能完全反應(yīng))

Answer 1

(11分)（1）②、③、①  (1分)
（2）催化劑(1分)、CH₄+4CuO→CO₂+2H₂O+4Cu(2分)
（3）觀察、控制丁烷氣體的流速(1分)
（4）①分液、蒸餾(各1分,共2分) ② OHC-CHO (1分)③除去有機物中溶解的Br₂(1分)
（5）1:1(2分)

（1）首先必須檢驗裝置的氣密性；為了防止烴與氧氣發(fā)生爆炸，故在加熱前需要排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣，所以此三步操作的順序為：②③①
（2）氧化鋁烴的裂解反應(yīng)中起催化劑作用
（3）通過觀察B裝置中氣泡的快慢來控制通入的丁烷的速率
甲烷與CuO的反應(yīng)中CuO被還原為銅單質(zhì)，通過原子守恒可配平反應(yīng)：CH₄+4CuO→CO₂+2H₂O+4Cu
（4）裂解產(chǎn)物乙烯、丙烯與溴發(fā)生加成反應(yīng)：
CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br—CH₂Br、CH₂=CHCH₃+Br₂→CH₂Br—CHBrCH₃
向混合物加入Na₂SO₃溶液除去過量的溴：Br₂＋Na₂SO₃＋H₂O=Na₂SO₄＋2HBr，混合液分為有機層與水層；分液后有機層的主要成分為：CH₂Br—CH₂Br、CH₂Br—CHBrCH₃；依據(jù)兩物質(zhì)沸點的不同，蒸餾分開，分別堿性條件下水解、催化氧化；
CH₂Br—CH₂Br→CH₂OH—CH₂OH→OHC-CHO
CH₂Br—CHBrCH₃→CH₂OH—CH（OH）CH₃→OHC—CO—CH₃
依題意，D的氫核磁共振譜圖上只有一種峰，則D的結(jié)構(gòu)簡式OHC-CHO
（5）設(shè)丁烷裂解產(chǎn)物中含有xmol甲烷、丙烯，ymol乙烷、乙烯
C₄H₁₀C₂H₆+C₂H₄，    C₄H₁₀ CH₄+C₃H₆
CH₄+4CuO→CO₂+2H₂O+4Cu    C₂H₆+7CuO→2CO₂+3H₂O+7Cu
(E+F)裝置增加的質(zhì)量是其中烯烴的質(zhì)量：42x+28y=0.7
G裝置減少的質(zhì)量是CuO失去氧的質(zhì)量：64x+112y=1.76
解得x=y=0.01mol
故丁烷的裂解產(chǎn)物中甲烷和乙烷的物質(zhì)的量之比n (CH₄) : n (C₂H₆) =1：1