【同步讲义】高中化学(苏教版2019)必修第二册--8.1.2 石油炼制 乙烯 讲义
展开第2课时 石油炼制 乙烯
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课程标准
课标解读
1.知道石油的炼制方法(分馏、裂化、裂解)、目的及主要产品。
2.了解乙烯的组成和结构,体会分子结构对其性质的影响。
3.掌握乙烯的化学性质,认识加成反应的特点。
1.通过搭建乙烯的球棍模型,认识乙烯的结构是六个原子在同一平面上,并能够运用乙烯模型解决实际问题。(证据推理与模型认知)
2.通过学习乙烯的分子结构,知道乙烯分子的结构特点,形成“结构决定性质”的观念,能从宏观与微观相结合的视角分析乙烯和烷烃性质不同的原因。(宏观辨识与微观探析)
3.从石油的炼制形成理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意思,能依据实际条件并运用所学化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。(科学态度与社会责任)
知识精讲
知识点01 石油炼制
1.石油的组成
(1)组成元素:石油的组成元素主要是碳和氢,同时含有少量的硫、氧、氮等元素。
(2)主要成分:石油中含有多种液态烃,并溶有少量的气态和固态烃。
2.石油的分馏
(1)实验室蒸馏石油
①)实验装置:
②实验注意事项:
a.蒸馏烧瓶加热时要垫石棉网;
b.碎瓷片的作用是防暴沸;
c.温度计的作用是测量馏分蒸气的温度,温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口处;
d.冷凝管的作用是冷凝蒸气,进出水方向是下口进,上口出。
③实验现象及结论:
锥形瓶中收集到油状液体。
60~150℃温度范围内收集到液体为汽油。
150~300℃度范围内收集到液体为煤油。
(2)石油的分馏
①原理:加热石油时,沸点低的成分先汽化,经冷凝后收集,沸点高的成分随后汽化、冷凝,使沸点不同的成分(馏分)逐步分离出来。这一过程在石油工业中是在分馏塔中进行的,称为石油的分馏。
②设备:分馏塔。
③产品:按沸点由低到高,有石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油和重油。
④特点:
a.石油分馏属于物理变化
b.各种馏分都是混合物(填“纯净物”或“混合物”),各馏分含有沸点相近的若干种烃。
c.随着烃分子含有的碳原子数增加, 碳链增长,相对分子质量增大,沸点逐渐升高。
3.石油的催化裂化
(1)目的:提高石油分馏产品中低沸点的汽油等轻质油的产量和质量。
(2)原理:用石油分馏产品中沸点较高的馏分为原料,在加热、加压和催化剂存在下,使相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。
(3)催化裂化反应的产物为烷烃和烯烃。
例如:C16H34C8H18+C8H16
4.石油的裂解
(1)原理:对石油分馏产物(包括石油气)为原料,以比裂化更高的温度使石油分馏产物中的长链烃断裂为乙烯、丙烯等气态短链烃的过程。
(2)目的:获得乙烯、丙烯等气态短链烃,为石油化工提供原料。
【即学即练1】有关石油的蒸馏的说法不正确的是( )
A.石油蒸馏所得到的产物是纯净物
B.蒸馏石油时加沸石或碎瓷片的目的是为了防止暴沸
C.冷却水应从下口进上口出
D.温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处
答案:A
解析:石油蒸馏产物是一定沸点范围的混合物。
【即学即练2】有关石油的炼制的说法不正确的是( )
A.石油的分馏属于物理变化,裂化和裂解属于化学变化
B.裂化和裂解的产品中都含有烯烃
C.直馏汽油(分馏产物)和裂化汽油的主要成分都是烷烃
D.裂化的目的是为了得到更多的轻质油,裂解的目的是获得乙烯、丙烯等基本化工原料
答案:C
解析:直馏汽油是石油分馏的产物,主要是烷烃,裂化汽油是通过裂化得到的产物,既含有烷烃又含有烯烃。
知识点02 乙烯
1.乙烯的组成和结构
(1)乙烯的组成
分子式
电子式
结构式
结构简式
球棍模型
空间填充模型
C2H4
CH2=CH2
(2)乙烯的空间结构
乙烯为平面结构,分子中含有一个碳碳双键,6个原子在同一平面上,键角约为120°。
2.乙烯的化学性质
(1)可燃性:
乙烯在空气中燃烧,产生明亮的火焰并伴有黑烟。
化学方程式为:C2H4+3O22CO2+2H2O。
(2)与酸性高锰酸钾溶液反应:
乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)与溴的四氯化碳溶液反应——加成反应
①实验现象:把乙烯通入溴的四氯化碳溶液中,观察到反应液的橙红色褪去。
②反应方程式:CH2=CH2+Br2―→CH2Br-CH2Br
(3)加成反应
①概念:把有机化合物分子中的双键(或三键)连接的碳原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。
②乙烯在一定条件下能与水、氢气、卤化氢(HX)等发生加成反应。写出下列反应的化学方程式:
a.CH2=CH2+H2 CH3CH3;
b.CH2=CH2+HCl CH3CH2Cl;
c.CH2=CH2+H2OCH3CH2OH。
3.乙烯的用途
(1)乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。
(2)在农业生产中用作植物生长调节剂。
【即学即练3】下列说法中正确的是( )
A.乙烯具有平面结构,与乙烷相比,性质更稳定
B.乙烯分子中含有碳碳双键,易发生加成反应
C.乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应时,MnO被氧化
D.乙烷与氯气发生反应的类型与乙烯与氯气发生反应的类型相同
答案:B
解析:乙烯中含有碳碳双键,易被氧化和发生加成反应,比乙烷活泼;乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应时,乙烯被氧化;乙烷与氯气发生取代反应,乙烯与氯气发生加成反应。
【即学即练4】下列关于有机反应类型的说法正确的是( )
A.1molCl2与甲烷完全反应生成2molHCl
B.盐酸与NaOH溶液的反应属于取代反应
C.含有碳碳双键或三键的有机物都能发生加成反应
D.加成反应和化合反应相同
答案:C
解析:Cl2与甲烷发生取代反应,1molCl2与甲烷反应只能生成1molHCl;盐酸与NaOH反应的类型是复分解反应,取代反应是有机反应;加成反应是有机物的双键或三键断裂与其他原子或原子团结合,属于有机化学反应。
知识点03 不饱和烃 乙炔
1.不饱和烃
碳原子所结合的氢原子数小于饱和烃里的氢原子数的碳氢化合物属于不饱和烃。
不饱和烃包括烯烃(含有碳碳双键)和炔烃(含有碳碳三键)。
2.烯烃
(1)只含有一个碳碳双键,其余碳原子以单键与其他碳原子或氢原子相连呈链状。
(2)烯烃的通式为CnH2n(n≥2)。
3.乙炔
(1)组成与结构
乙炔的分子式为:C2H2,结构式为H-C≡C-H。
乙炔的分子结构特点:含有碳碳三键,四个原子在同一条直线上。
(2)化学性质
①可燃性:乙炔在空气中燃烧,产生明亮的火焰并伴有浓烟。化学方程式为:
2C2H2+5O24CO2+2H2O。
②乙炔能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
③加成反应
乙炔能使溴的四氯化碳溶液褪色,化学方程式:
CH≡CH+Br2(不足)―→CHBr=CHBr;
CH≡CH+2Br2(过量)―→CHBr2-CHBr2。
乙炔与氯化氢反应制取氯乙烯:CH≡CH+HClCH2=CHCl。
【即学即练5】已知丙烯的结构简式为CH3-CH=CH2,下列说法中不正确的是( )
A.丙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化
B.丙烯与溴的四氯化碳溶液反应的产物只有一种
C.丙烯与HBr反应的产物只有一种
D.丙烯与乙烯互为同系物
答案:C
解析:A选项,丙烯含碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,正确;B选项,丙烯与Br2的加成产物只有CH3-CHBr-CH2Br一种,正确;C选项,丙烯与HBr反应,由于丙烯分子不对称,产物有两种;
CH3CH2CH2Br、CH3CHBrCH3,错误;D选项,正确。故选C。
【即学即练6】含有一个碳碳双键的有机物叫做烯烃。请根据表中信息填写下表:
碳原子数
2
3
4
n
名称
乙烯
丙烯
丁烯
——
分子式
结构简式
——
答案:C2H4 C3H6 C4H8 CnH2n CH2=CH2 CH3-CH=CH2
CH2=CH-CH2-CH3、CH3-CH=CH-CH3、
解析:注意丁烯有三种结构。
能力拓展
考法01 石油炼制方法
1.石油炼制方法的比较
方法
比较
分馏
催化裂化
裂解
原理
用不断加热和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的产物
在加热、加压和催化剂存在下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小、沸点低的烃
采用比裂化更高的温度,使长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃
目的
将原油分离成不同沸点范围的产品
提高轻质液体燃料(汽油)的产量和质量
获得乙烯、丙烯等短链气态烃
主要原料
石油
石油分馏产物如重油
石油分馏产品(包括石油气)
主要产品
石油气、汽油、煤油、柴油、重油及沥青等
高质量的汽油
乙烯、丙烯等小分子烃
变化类型
物理变化
化学变化
化学变化
2.蒸馏和分馏的区别
蒸馏:把液体加热到沸腾变为蒸气,再使蒸气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到混合物分离或除杂的目的。被蒸馏的混合物中至少有一种组分为液体。各组分沸点差别越大,挥发出的物质越纯。若不同组分之间沸点差小,或不同组分互溶形成恒沸液体,馏分则不纯。常见的实验有蒸馏水的制取。
分馏:对多组分的混合物在控温下先后、连续进行两次或多次蒸馏。分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂的目的。常见的实验有石油的分馏。
3.直馏汽油与裂化汽油区别
获得方法
主要化学成分
鉴别方法
能否作溴水中溴的萃取剂
溴水或酸性KMnO4溶液是否褪色
直馏汽油
原油分馏,物理变化
一般是C5~C12烷烃
不褪色
能
裂化汽油
重油裂化,化学变化
含C5~C11烷烃和烯烃
褪色
否
【典例1】下列关于石油加工的叙述中,不正确的是( )
A.石油是混合物,石油分馏得到的汽油是纯净物
B.石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃油的产量和质量
C.石油裂解的原料是石油分馏产物,包括石油气
D.石油炼制过程中发生一系列物理化学变化
答案:A
解析:石油分馏产物都是混合物。
考法02 乙烷、乙烯、乙炔的结构与性质比较
名称
比较
乙烷
乙烯
乙炔
结构式
H—C≡C—H
结构特点
碳碳单键,碳原子饱和,原子不在同一平面上
碳碳双键,碳原子不饱和,所有原子均在同一平面上
碳碳三键,碳原子不饱和,所有原子均在一条直线上
所属烃类
通式
CnH2n+2(n≥1)
CnH2n(n≥2)
CnH2n-2(n≥2)
取代反应
与卤素单质间的反应
加成反应
能够与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应(X为卤族元素)
能够与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应(X为卤族元素)
氧化反应
不能使酸性KMnO4溶液褪色
能使酸性KMnO4溶液褪色
能使酸性KMnO4溶液褪色
燃烧产生淡蓝色火焰
燃烧火焰明亮,带黑烟
燃烧火焰明亮,带浓烟
鉴别
不能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色
能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色
能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色
【典例2】下列说法正确的是( )
A.相同质量的乙烯和乙烷完全燃烧后产生的H2O的质量不相同
B.乙烯能使Br2的CCl4溶液和酸性KMnO4溶液褪色,二者褪色的原理相同
C.Br2的CCl4溶液和酸性KMnO4溶液都能鉴别乙烷和乙烯,都能除去乙烷中的乙烯
D.乙烯和乙烷均可与Cl2反应制取纯净的氯乙烷
答案:A
解析:A选项,设乙烯和乙烷的质量为1g,乙烯(C2H4)为mol,1 C2H4~2H2O,生成水mol×2=mol,乙烷(C2H6)为mol,1C2H6~3H2O,故生成水mol×3=mol,生成水的物质的量不相等,质量也不相等,正确;B选项,乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色发生了加成反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色发生了氧化反应,原理不同,错误;C选项,乙烯能使Br2的CCl4溶液和酸性KMnO4溶液褪色,乙烷不能,故能鉴别乙烷和乙烯,乙烯与Br2的CCl4溶液,同时乙烷能溶于CCl4中,因此不能用使Br2的CCl4溶液除去乙烷,乙烯与酸性KMnO4溶液反应生成CO2,乙烯中会混入CO2,错误;D选项,乙烷与氯气反应是连锁反应,可以得到多种氯代乙烷,不能得到纯净的氯乙烷,错误;故选A。
考法03 加成反应与取代反应的比较
类型
取代反应
加成反应
反应物结构特征
含有易被取代的原子或原子团,如烷烃中的氢原子
通常为含有碳碳双键(或三键)的有机化合物
生成物数
两种
一种
化学键变化情况
无单键、双键、三键之间的变化
双键变单键,三键变双键(或单键)
【典例3】不可能是丙烯(CH2=CHCH3)的加成产物的是( )
A.CH3CH2CH3 B.CH3CH2CHCl2
C.CH3CH2CH2OH D.CH3CH2CH2Br
答案:B
解析:丙烯加成时,其他原子或原子团连接在碳碳双键所在的两个碳原子上,不能只连接在一个碳原子上,故选B。
分层提分
题组A 基础过关练
1.下列说法不正确的是( )
A.石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物
B.天然气和液化石油气的主要成分不同
C.石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物
D.石油裂解的目的是得到短链气态烃
答案:A
解析:石油分馏产物是混合物,天然气的主要成分是甲烷,液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷,故选A。
2.下列说法正确的是( )
A.石油是混合物,汽油是纯净物
B.沸点:汽油<柴油<煤油
C.石油的裂化与裂解都属于化学变化
D.石油的分馏是化学变化
答案:C
解析:沸点:汽油<煤油<柴油;石油的分馏属于物理变化,裂化和裂解属于化学变化。故选C。
3.下列说法中,不正确的是( )
A.乙烯的结构简式为CH2CH2,乙烷的结构简式为CH3CH3
B.乙烯分子中6个原子在同一平面内,乙烷分子中8个原子不在同一平面内
C.乙烯分子中含有碳碳双键,乙烷分子中含有碳碳单键,所以乙烯的性质比乙烷活泼
D.乙烯能使酸性KMnO4溶液和Br2的CCl4溶液褪色都与碳碳双键有关
答案:A
4.下列关于乙烯的说法中正确的是( )
A.乙烯与盐酸能发生加成反应
B.乙烯完全燃烧生成水和二氧化碳的物质的量相等
C.乙烯分别通入溴水和Br2的CCl4溶液中,现象相同
D.乙烯使酸性KMnO4溶液褪色是发生了加成反应
答案:B
5.下列物质不能使溴水褪色的是( )
A.乙烯 B.SO2 C.乙炔 D.丙烷
答案:D
解析:有机物中,含有碳碳双键和碳碳三键的物质能使溴水褪色;溴具有氧化性,因此能与SO2反应:SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr
6.下列说法中错误的是( )
A.无论乙烯与Br2的加成,还是乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,都与分子内含有碳碳双键有关
B.用溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液都可以鉴别乙烯和乙烷
C.相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同
D.利用燃烧的方法可以鉴别乙烯和甲烷
答案:C
7.下列各反应中属于加成反应的是( )
A.CH4+2O2CO2+2H2O
B.CH2=CH2+H2CH3CH3
C.CH4+Cl2CH3Cl+HCl
D.HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3
答案:B
8.由乙烯推测丙烯(CH3-CH=CH2)的结构或性质正确的是( )
A.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.所有原子在同一平面上
C.能使溴的CCl4溶液褪色
D.与HCl在一定条件下加成只得到一种产物
答案:C
解析:丙烯中含有碳碳双键,和乙烯性质类似,因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色,能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色,因此A选项错误,C选项正确;B选项,丙烯中C=C双键及所连接的原子(共6个)在同一平面上,第1个C所连接的4个原子空间构型为四面体,所以不可能所有原子在同一平面上;错误;D选项,与HCl加成时,H和Cl原子分别连在C=C两端的碳原子上,因此产物有2种:CH3-CH2-CH2Cl、CH3-CHCl-CH3,错误。
9.要除去乙烷中混有的乙烯,得到纯净的乙烷,下列方法中正确的是( )
A.通入氢气,在一定条件下使乙烯发生加成反应
B.先通入溴水,再通过浓硫酸
C.先通入浓硫酸,再通入溴的CCl4溶液
D.先通入NaOH溶液,在通入浓硫酸
答案:B
解析:A选项通入氢气,过量的氢气会成为新的杂质,错误;B选项,溴水与乙烯反应生成液态油状物,留在液体中,乙烷不与溴水反应,通过浓硫酸,除去水蒸气,正确;C选项CCl4是有机溶剂,能溶解乙烷,因此不能用溴的CCl4溶液除去乙烯,错误;D选项,NaOH溶液不能除去乙烯,错误
10.用下面的装置蒸馏石油,可以得到汽油和煤油。请按下列要求填空:
(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是____________、___________、_____________
(2)B仪器中a、b口分别为____________和_____________
(3)蒸馏时,温度计的水银球应在_____________________,在A中注入石油后,加几片碎瓷片的目的是_______________。
(4)收集到60℃~150℃间馏分的主要成分是___________,150℃~300℃间馏分的主要成分是____________。
答案:(1)蒸馏烧瓶 冷凝管 锥形瓶 (2)进水口 出水口
(3)蒸馏烧瓶支管口附近 防止暴沸 (3)汽油 煤油
11.某研究性小组为了探究石蜡油(17个碳以上液态烷烃混合物)分解产物中有乙烯存在,设计如下实验方案:
将浸透了石蜡油的石棉放置在硬质试管的底部,试管中加入碎瓷片,给碎瓷片加强热,石蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片表面,发生反应后将得到的气体混合物通入盛有某试剂的试管中加以验证(装置如下图所示)。
回答下列问题:
(1)决定乙烯性质的基团是________。
(2)验证该气体混合物中含有乙烯的实验方案是_______________________________________________。
(3)验证该气体混合物中含有乙烯的实验现象是________________________________。
答案:(1)碳碳双键 (2)将混合气体通入酸性高锰酸钾溶液中(或溴的四氯化碳溶液中) 酸性高锰酸钾溶液(或溴的四氯化碳溶液)褪色
12.足球比赛中当运动员肌肉挫伤或扭伤时,队医随即对准运动员的受伤部位喷射药剂——氯乙烷(沸点12.27℃)进行局部冷冻麻醉应急处理。
(1)制取氯乙烷(CH3CH2Cl)的最好方法是________
A.乙烷和氯气反应 B.乙烯和氯气反应
C.乙烷和氯化氢反应 D.乙烯和氯化氢反应
(2)写出所选反应的化学方程式_____________________,选择上述最好方法的理由是:__________________________________________________。
(3)氯乙烷能用于冷冻麻醉应急处理的理由是_______________________________。
答案:(1)D (2)CH2=CH2+HCl→CH3CH2Cl 反应物能全部转化为目标生成物,没有其他副产物
(3)氯乙烷沸点低,挥发时吸收热量,使皮肤局部迅速降温
解析:(1)乙烷和氯气反应的产物有多种,产物分离比较困难,乙烯与HCl反应可以得到唯一产物,因此制取氯乙烷一般选择用乙烯与氯化氢反应。(2)根据题目该出的信息,冷冻麻醉,结合氯乙烷沸点低的性质,可以推知氯乙烷挥发吸收热量,达到降温的目的。
题组B 能力提升练
1.下列物质不可能是乙烯加成产物的是( )
A.CH3CH3 B.CH3CHCl2 C.CH3CH2OH D.CH3CH2Br
答案:B
解析:乙烯和氢气加成得到CH3CH3,A项不符合题意;CH3CHCl2不是乙烯的加成产物,B项符合题意;乙烯和水在一定条件下加成得到CH3CH2OH,C项不符合题意;乙烯和溴化氢发生加成反应得到CH3CH2Br,D项不符合题意。
2.某有机物完全燃烧,将燃烧产物依次通入无水硫酸铜和澄清石灰水中,无水硫酸铜变蓝色,石灰水变浑浊。下列说法正确的是( )
A.该有机物属于烃类
B.该有机物含有C、H、O三种元素
C.该有机物一定含C、H元素,可能含氧元素
D.该有机物一定是烷烃
答案:C
解析:根据实验现象,可知燃烧产物有水和二氧化碳,由此可以判断该有机物一定含有C和H元素,但不能确定是否含有O元素,故C正确。
3.如图是某种有机物分子的球棍模型图。图中的“棍”代表单键或双键,不同大小的“球”代表三种不同的短周期元素的原子。对该有机物的叙述不正确的是( )
A.该有机物可能为乙烯的三氯代物,分子式为C2HCl3
B.该有机物的分子中一定有
C.该有机物分子中的所有原子在同一平面上
D.该有机物可以由乙烯和氯化氢加成反应得到
答案:D
解析:据球棍模型特别是球的大小可知该有机物可为C2HCl3,A正确;据碳的成键特点知B正确;类比C2H4的结构知C正确;若为C2H4与HCl加成则产物为C2H5Cl,不符合成键情况。
4.(双选)两种气态烃的混合物共0.1mol,完全燃烧后得到3.36L CO2(标准状况)和3.6 g H2O ,下列说法正确的是( )
A.一定有乙烯 B.一定有甲烷
C.一定没有乙烯 D.可能是甲烷和乙烯的混合物
答案:BD
解析:设两种气态烃的平均分子式为CxHy。计算可得H2O为0.2mol,CO2为0.15mol。
CxHy+(x+y/4)→xCO2+y/2H2O
1mol xmol y/2mol
0.1mol 0.15mol 0.2mol
解得:x=1.5,y=4,即混合物中C原子的平均值为1.5,H原子的平均值为4。
根据平均值的含义,可知混合气体中其中一种烃的C原子一定为1,该烃为CH4,又因为H原子的平均值为4,则另一种烃中H原子数一定为4,C原子数可以为2,3,4(气态烃C原子数≤4),因此B、D正确。
5.实验室制得的乙烯中往往含有少量的SO2气体,某学生设计如下装置检验乙烯和SO2气体。请回答下面的问题:
(1)能说明SO2气体存在的现象是____________________________。
(2)装置②的目的是_____________________;装置③的目的是_____________________。
(4)含有乙烯的现象是_______________________________________。
(5)若将混合气体通入足量的溴水中,发生的现象是__________________________,请写出发生反应的化学方程式_____________________、_______________________。
答案:(1)品红溶液褪色 (2)除去SO2气体 检验SO2气体是否除尽 (4)酸性高锰酸钾溶液褪色
(5)溴水褪色,有无色油状液体生成 SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br
解析:SO2和乙烯都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此检验用品红溶液SO2,然后用NaOH溶液除去SO2气体,并用品红溶液检验SO2是否除尽,排除检验乙烯时SO2的干扰,再用酸性高锰酸钾溶液检验乙烯。
乙烯与SO2都能与溴水反应,溴水褪色,并有无色油状液体(CH2BrCH2Br)生成。
题组C 培优拔尖练
1.将0.05mol某气态烃完全燃烧,产生的气体依次通入浓硫酸和碱石灰中,结果浓硫酸增重3.6g,碱石灰增重6.6g,则该气态烃的分子式是( )
A.CH4 B.C2H4 C.C3H8 D.C4H8
答案:C
解析:设烃的分子式为CxHy。计算可得H2O为0.2mol(浓硫酸增重),CO2为0.15mol(碱石灰增重)。
CxHy+(x+y/4)→xCO2+y/2H2O
1mol xmol y/2mol
0.05mol 0.15mol 0.2mol
解得:x=3,y=8
2.科学家最近在-100 ℃的低温下合成一种烃 X,此分子的结构如图所示(图中的连线表示化学键)。下列说法正确的是( )
A.X既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪色
B.X是一种常温下能稳定存在的液态烃
C.X和乙烷类似,都容易发生取代反应
D.充分燃烧等质量的X和甲烷,X消耗氧气较多
答案:A
解析:由结构简式可知,X为C5H4,分子中含2个碳碳双键,既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪色,A正确;在-100 ℃的低温下合成一种烃X,则常温下不能稳定存在,B错误;X易发生加成,乙烷易发生取代反应,二者性质不相似,C错误;充分燃烧等质量的X和甲烷,×2>×6,则甲烷消耗氧气多,D错误。
3.(1)浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土放于水果箱内是为了延长水果保鲜期,理由是
________________________________________________________________________。
(2)最近科学家研究出一种高效的水果长期保鲜的新技术:在3℃潮湿条件下的水果保鲜室中用一种特制的低压水银灯照射,引起光化学反应,使水果贮存过程中缓慢释放的催熟剂转化为没有催熟作用的有机物。可较长时间保鲜的主要原因是________________ __________________,写出主要反应的化学方程式:_________________________。
答案:硅藻土中的酸性高锰酸钾溶液能氧化水果释放出来的乙烯,失去乙烯的催熟作用
使乙烯转化为乙醇,乙醇无催熟作用,使水果在较低温度下长时间保鲜
CH2=CH2+H2OCH3CH2OH
4.现有A、B、C三种烃,其球棍模型如图:
(1)等质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是________(填对应字母,下同)。
(2)同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是________。
(3)等质量的以上三种物质燃烧时,生成二氧化碳最多的是________,生成水最多的是________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下时,有两种气态烃和足量的氧气混合点燃,相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化,这两种气体是________。
答案:(1)A (2)C (3)B A (4)A、B
解析:据球棍模型可知A为CH4,B为C2H4,C为C2H6。(1)等质量的烃CxHy完全燃烧时,氢元素的质量分数越大,耗氧量越大,即碳氢原子个数比越小耗氧量越多。CH4、C2H4、C2H6中的依次为、、,故CH4耗O2最多。
(2)等物质的量的烃CxHy完全燃烧时,x+的值越大,耗氧量越大,CH4、C2H4、C2H6的x+依次为1+=2、2+=3、2+=3.5,故C2H6耗O2最多。
(3)等质量的三种物质,C2H4的含碳量最高,故C2H4燃烧生成的CO2最多;CH4的含氢量最高,故CH4生成的H2O最多。
(4)温度大于或等于100 ℃条件下,当烃分子中含有4个氢原子时,该烃完全燃烧前后气体体积不变,故答案为CH4、C2H4。
5.石蜡是石油加工产品的一种,是石蜡油的一种,用途非常广泛。将纸张浸入石蜡后就可制取有良好防水性能的各种蜡纸,可以用于食品、药品等包装、金属防锈和印刷业上;石蜡加入棉纱后,可使纺织品柔软、光滑而又有弹性;还可制成美丽的石蜡花。下面是石蜡在炽热碎瓷片的作用下产生C2H4并检验C2H4性质的实验。请回答下列问题:
(1)A中碎瓷片的作用是____________________________。
(2)B装置中反应的化学方程式为______________________________。
(3)C装置中可观察到的现象是________________________________。
(4)查阅资料,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________(填装置字母)中的实验现象可判断该资料是否真实。
(5)通过上述实验探究,检验甲烷和乙烯的方法是________(填序号,下同);除去甲烷中乙烯的方法是_________________________________________________。
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
答案:(1)催化作用
(2)CH2===CH2+Br2―→BrCH2—CH2 Br
(3)溶液紫(或紫红)色褪去 (4)D (5)BC B
解析:(1)碎瓷片可作石蜡油分解反应的催化剂。
(2)乙烯和溴水发生加成反应,反应的化学方程式为CH2===CH2+Br2―→BrCH2—CH2Br。
(3)乙烯能够被酸性高锰酸钾溶液氧化,因此现象是溶液紫红色褪去。
(4)CO2能使澄清石灰水变浑浊,如果D装置中澄清石灰水变浑浊,说明乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳。
(5)检验甲烷和乙烯,利用乙烯能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色而甲烷不能的性质,B、C两项正确;除去甲烷中的乙烯,不能引入新杂质,故不能用酸性高锰酸钾溶液,因为乙烯会转化为CO2气体,可以利用溴水,B项正确。
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