Question

已知使用林德拉催化剂（Pd/PbO、CaCO₃）可使炔烃的氢化停留在生成烯烃的阶段，而不再进一步氢化．现有一课外活动兴趣小组利用上述原理设计了一套由如下图所示的仪器组装而成的实验装置（铁架台未画出），由乙炔制得乙烯，并测定在氢化反应中乙炔的转化率．若用含0.020mol CaC₂的电石和含1.30g锌的锌粒（杂质不与酸反应）分别与足量的饱和食盐水和稀硫酸反应，当反应完全后，假定在标准状况下测得G中收集到的水的体积为V mL（忽略乙炔在水中溶解的部分）．试回答下列问题：
（1）各装置的连接顺序为：a→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

→h．
（2）写出C中所发生反应的化学方程式：

 

．
（3）装置A中产生气体的反应速率往往太快，为了减慢反应速率，操作时还应采取的措施是

 

．
（4）装置D的作用

 

．
（5）G所选用的量筒的容积较合理的是

 

（填写选项字母）．
A．500mL　 　　　B．1000mL 　　　　C．1500mL
（6）若V=672（导管内气体体积忽略不计），则乙炔的转化率为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）根据实验的目的是用乙炔和氢气之间的反应来制取乙烯，根据装置的特点和应用来连接实验装置；
（2）乙炔气体和氢气在催化剂的作用下反应得到乙烯；
（3）为减慢反应速率，可以将水换成饱和食盐水；
（4）电石和水反应生成的乙炔气体中含有硫化氢等杂质气体，通过硫酸铜溶液除去硫化氢等杂质；
（5）根据发生的反应结合实验实际情况来确定存在的杂质气体；
（6）根据反应：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂

林德拉催化剂

H₂=CH₂结合乙炔氢化的转化率等于反应的乙炔和全部的乙炔的量的比值来计算．

解答： 解：（1）实验装置显示制取乙炔和氢气，然后将二者混合，但是乙炔、氢气中含有杂质气体，应该先将杂质气体除去，再将之干燥，是纯净的气体在催化剂的作用下发生反应得到乙烯，乙烯是难溶于水的气体，可以采用排水法收集，所以装置的连接顺序是：a、e、d、f、g、b、c、h（f、g可调换），
故答案为：e、d、f、g、b、c（f、g可调换）；
（2）C中是乙炔和氢气之间的加成反应，方程式分别为：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂

林德拉催化剂

CH₂=CH₂，
故答案为：HC≡CH+H₂

林德拉催化剂

CH₂=CH₂；
（3）碳化钙和水之间的反应十分剧烈，为减慢反应速率，可以将水换成饱和食盐水，可以利用分液漏斗的活塞调节滴加饱和食盐水的速率减缓反应速率；
故答案为：通过调节分液漏斗的活塞，缓慢滴入饱和食盐水；
（4）电石和水反应生成的乙炔气体中含有硫化氢等杂质气体，通过硫酸铜溶液除去硫化氢等杂质；
故答案为：除去杂质气体；
（5）F中留下的气体除含少许空气外，还有没有完全消耗的乙炔，氢气以及生成的乙烯等气体，0.020molCaC₂的电石，和水反应得到乙炔的物质的量是0.02mol，=0.02mol，和硫酸反应，产生的氢气的物质的量是0.005mol，状况下测得G中收集到的水VmL，V=672mL，选择量筒体积为1000ml，
故答案为：B．
（5）0.020molCaC₂的电石，和水反应得到乙炔的物质的量是0.02mol，1.60g含杂质18.7%的锌粒（杂质不与酸反应）的物质的量是：

1.6(1-18.7%)

65

mol，含1.30g锌的锌粒物质的量=

1.3g

65g/mol

=0.02mol，和硫酸反应，产生的氢气的物质的量是0.005mol，状况下测得G中收集到的水VmL，V=672mL，则得到的乙烯的物质的量是

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，
设乙炔的转化量是x，则HC≡CH+H₂

林德拉催化剂

CH₂=CH₂
                        1   1                1
                      x     x                x
则反应后得到气体的物质的量（0.02-x）+（0.02-x）+x=0.03，解得X=0.01mol，所以乙炔氢化的转化率为

0.01mol

0.02mol

×100%；
=50%，
故答案为：50%．

点评：本题是一道考查学生物质的制备实验方案的设计题，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．