Question

17．乙烯是重要化工原料，其产量是一个国家石油化工水平的标志．请回答：
（一）乙烯大量用来生产环氧乙烷，生产工艺主要有两种：
【工艺甲】
【工艺乙】
根据绿色化学的原则，理想的生产工艺是原子经济性好的反应．因此，上述生产工艺中，应采用工艺乙（填“甲”或“乙”）更环保、更经济．
（二）某同学设计实验探究工业制乙烯的原理和乙烯的主要化学性质，实验装置如图所示（已知烃类都不与碱反应）．请回答下列问题：
（1）工业制乙烯的实验原理是烷烃（液态）在催化剂和加热条件下发生反应生成不饱和烃．例如，石油分馏产物之一的十六烷烃发生反应：C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化剂}$C₈H₁₈+甲，甲$→_{△}^{催化剂}$4乙，则甲的分子式为C₈H₁₆，乙的结构简式为CH₂═CH₂．
（2）B装置中的实验现象可能是橙色（或橙黄色）褪去，写出反应的化学方程式：CH₂═CH₂+Br₂→BrCH₂CH₂Br，其反应类型是加成反应．
（3）C装置中可观察到的现象是紫色（或紫红色）褪去，反应类型是氧化反应．
（4）查阅资料知，乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳．根据本实验中装置D（填字母）中的实验现象可判断该资料是否真实．为了探究溴与乙烯反应是加成反应而不是取代反应，可以测定装置B中溶液在反应前后的酸碱性，简述其理由：若乙烯与溴发生取代反应生成HBr，其溶液酸性会显著增强．
（5）通过上述实验探究，检验甲烷和乙烯的方法是BC（选填字母，下同）；除去甲烷中乙烯的方法是B．
A．气体通入水中
B．气体通过盛溴水的洗气瓶
C．气体通过盛酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶
D．气体通过氢氧化钠溶液
（6）分别燃烧乙烯和甲烷，甲烷火焰明亮而乙烯产生少量黑烟，原因是乙烯中碳的质量分数为85.7%，大于甲烷中碳的质量分数（75%）．

Answer 1

分析 （一）物质制备中原子利用率越高越好；
（二）探究工业制乙烯的原理和乙烯的主要化学性质，由实验装置可知，A中烷烃在催化剂和加热条件下发生反应生成不饱和烃，B中乙烯与溴水发生加成反应，C中乙烯与高锰酸钾发生氧化反应，D中吸收C中生成的二氧化碳，E中利用排水法收集乙烯．
（1）结合原子守恒分析分子式，乙为乙烯；
（2）B中乙烯与溴水反应；
（3）C中乙烯与高锰酸钾反应；
（4）D中石灰水变浑浊可说明C中反应，探究溴与乙烯反应是加成反应而不是取代反应，可以测定装置B中溶液在反应前后的酸碱性，因加成产物只有卤代烃，而取代产物中有HBr；
（5）乙烯含双键、与溴水、高锰酸钾反应，而甲烷不能，除杂时不能引入新杂质；
（6）有机物含碳量越高，燃烧火焰越明亮，烟越浓．

解答 解：（一）根据绿色化学知，原子利用率越高越好，根据反应方程式知，乙中原子利用率100%，高于甲，所以乙好，故答案为：乙；
（二）探究工业制乙烯的原理和乙烯的主要化学性质，由实验装置可知，A中烷烃在催化剂和加热条件下发生反应生成不饱和烃，B中乙烯与溴水发生加成反应，C中乙烯与高锰酸钾发生氧化反应，D中吸收C中生成的二氧化碳，E中利用排水法收集乙烯．
（1）由C₁₆H₃₄$→_{△}^{催化剂}$C₈H₁₈+甲，甲$→_{△}^{催化剂}$4乙及原子守恒可知甲为C₈H₁₆，乙为CH₂═CH₂，故答案为：C₈H₁₆；CH₂═CH₂；
（2）B装置中的实验现象可能是橙色（或橙黄色）褪去，反应的化学方程式为CH₂═CH₂+Br₂→BrCH₂-CH₂Br，其反应类型是，
故答案为：橙色（或橙黄色）褪去；CH₂═CH₂+Br₂→BrCH₂-CH₂Br；加成反应；
（3）C装置中可观察到的现象是紫色（或紫红色）褪去，反应类型是氧化反应，
故答案为：紫色（或紫红色）褪去；氧化反应；
（4）查阅资料知，乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳．根据本实验中装置D中的实验现象（石灰水变浑浊）可判断该资料是否真实．为了探究溴与乙烯反应是加成反应而不是取代反应，可以测定装置B中溶液在反应前后的酸碱性，简述其理由为若乙烯与溴发生取代反应生成HBr，其溶液酸性会显著增强，
故答案为：D；若乙烯与溴发生取代反应生成HBr，其溶液酸性会显著增强；
（5）A．气体通入水中，二者均与水不反应，不能除杂，也不能鉴别；
B．气体通过盛溴水的洗气瓶，乙烯与溴水反应，而甲烷不能，可鉴别，也可除去甲烷中的乙烯；
C．气体通过盛酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶，乙烯与高锰酸钾反应，而甲烷不能，可鉴别，但反应生成二氧化碳，引入新杂质，不能除杂；
D．气体通过氢氧化钠溶液，二者均不反应，不能除杂，也不能鉴别．
故答案为：BC；B；
（6）有机物含碳量越高，燃烧火焰越明亮，烟越浓，乙烯中碳的质量分数为85.7%，大于甲烷中碳的质量分数（75%），所以分别燃烧乙烯和甲烷，甲烷火焰明亮而乙烯产生少量黑烟，
故答案为：乙烯中碳的质量分数为85.7%，大于甲烷中碳的质量分数（75%）．

点评 本题考查探究物质的组成及物质的性质，为高频考点，侧重考查学生实验操作及实验探究能力，明确物质性质及其性质差异性是解本题关键，利用物质差异性鉴别物质，注意：甲烷中含有乙烯不能用酸性高锰酸钾溶液除杂，为易错点．