Question

13．為探究乙烯的制取及乙烯和溴水反應(yīng)的有關(guān)問題，甲、乙、丙三同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，請(qǐng)你參與他們的活動(dòng)并回答相關(guān)問題．
（1）甲設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．當(dāng)溫度升至170℃左右時(shí)，有大量氣體產(chǎn)生，溴水的顏色迅速褪去．甲認(rèn)為達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康模��?qǐng)寫出甲實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH₂=CH₂↑+H₂O、CH₂=CH₂+Br₂ →CH₂BrCH₂Br．燒瓶中除加入濃硫酸和無水乙醇外，還需要加入碎瓷片（或沸石）．裝置中氫氧化鈉溶液的作用是吸收尾氣，防止污染．
（2）乙考察了甲的實(shí)驗(yàn)過程，發(fā)現(xiàn)下列兩個(gè)問題：
①當(dāng)溫度升到160℃左右時(shí)混合液呈黑色，在超過170℃后生成氣體的速率明顯加快并有刺激性氣味的氣體生成．則乙同學(xué)觀察到的黑色物質(zhì)是C，刺激性氣味的氣體是SO₂．
②當(dāng)一定量的溴水中的溴全部褪色時(shí)，所消耗乙醇和濃硫酸混合液的量比正常情況下超過許多．如果裝置的氣密性沒有問題，則其可能的原因是乙醇在濃硫酸、加熱的條件下如果溫度不能迅速達(dá)到170℃可以生成乙醚、乙烯通入速率過快．
（3）丙為驗(yàn)證生成的氣體與溴水的反應(yīng)是加成而不是取代，提出甲的裝置必須先作“在A、B之間增加一個(gè)裝有燒堿溶液的洗氣裝置后再開始加熱”的改進(jìn)，然后用pH試紙來測(cè)試反應(yīng)后B中溶液的酸性即可驗(yàn)證，則丙提出的增加一個(gè)洗氣裝置的理由是除去二氧化硫等酸性氣體，此時(shí)用pH試紙來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑�因是如果發(fā)生了取代反應(yīng)，則B中溶液的酸性增強(qiáng)．丙認(rèn)為按甲的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燒瓶?jī)?nèi)混合液在實(shí)驗(yàn)過程中可能還有另外兩種氣體產(chǎn)生，這兩種氣體是CO₂、SO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)裝置可知，乙醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生消去反應(yīng)得乙烯，乙烯通過溴水溶液，與溴發(fā)生加成反應(yīng)得1，2-二溴乙烷，給液體加熱要加入沸石，防止瀑沸，溴水的溴易揮發(fā)，所以尾氣要用氫氧化鈉溶液吸收；
（2）濃硫酸具有脫水性，在加熱時(shí)容易使乙醇脫水生成碳，碳中加熱時(shí)可與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和二氧化硫，乙醇在濃硫酸、加熱的條件下如果溫度不能迅速達(dá)到170℃還可以生成乙醚，乙烯通入速率過快也會(huì)使消耗乙醇量增加；
（3）要驗(yàn)證生成的氣體與溴水的反應(yīng)是加成而不是取代，在A、B之間增加一個(gè)裝有燒堿溶液的洗氣裝以除去發(fā)生裝置中產(chǎn)生的二氧化硫等酸性氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，然后用pH試紙來測(cè)試反應(yīng)后B中溶液的酸性即可驗(yàn)證，如果B中溶液的酸性增強(qiáng)，則發(fā)生了取代反應(yīng)，如果B中溶液的酸性沒有明顯增強(qiáng)，則發(fā)生加成反應(yīng)，結(jié)合（2）的分析進(jìn)行答題．

解答 解：（1）根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)裝置可知，乙醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生消去反應(yīng)得乙烯，反應(yīng)的方程式為CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH₂=CH₂↑+H₂O，乙烯通過溴水溶液，與溴發(fā)生加成反應(yīng)得1，2-二溴乙烷，反應(yīng)的方程式為CH₂=CH₂+Br₂ →CH₂BrCH₂Br，給液體加熱要加入碎瓷片（或沸石），防止瀑沸，溴水的溴易揮發(fā)，所以尾氣要用氫氧化鈉溶液吸收，防止污染空氣，
故答案為：CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH₂=CH₂↑+H₂O、CH₂=CH₂+Br₂ →CH₂BrCH₂Br；碎瓷片（或沸石）；吸收尾氣，防止污染；
（2）①濃硫酸具有脫水性，在加熱時(shí)容易使乙醇脫水生成碳，所以乙同學(xué)觀察到的黑色物質(zhì)是碳，碳加熱時(shí)可與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和二氧化硫，其中二氧化硫有刺激性氣味，
故答案為：C；SO₂；
②乙醇在濃硫酸、加熱的條件下如果溫度不能迅速達(dá)到170℃還可以生成乙醚，乙烯通入速率過快也會(huì)使消耗乙醇量增加，
故答案為：乙醇在濃硫酸、加熱的條件下如果溫度不能迅速達(dá)到170℃可以生成乙醚、乙烯通入速率過快；
（3）要驗(yàn)證生成的氣體與溴水的反應(yīng)是加成而不是取代，在A、B之間增加一個(gè)裝有燒堿溶液的洗氣裝以除去發(fā)生裝置中產(chǎn)生的二氧化硫等酸性氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，然后用pH試紙來測(cè)試反應(yīng)后B中溶液的酸性即可驗(yàn)證，如果B中溶液的酸性增強(qiáng)，則發(fā)生了取代反應(yīng)，如果B中溶液的酸性沒有明顯增強(qiáng)，則發(fā)生加成反應(yīng)，根據(jù)（2）①中的分析可知，燒瓶?jī)?nèi)混合液在實(shí)驗(yàn)過程中可能還有另外兩種氣體產(chǎn)生，這兩種氣體是CO₂、SO₂，
故答案為：除去二氧化硫等酸性氣體；如果發(fā)生了取代反應(yīng)，則B中溶液的酸性增強(qiáng)；CO₂、SO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成成份的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和分析判斷，主要考查乙醇、乙烯、碳、濃硫酸等物質(zhì)的性質(zhì)應(yīng)用，題目難度中等．