Question

图1是丁烷()裂化的实验流程。连接好装置后，需进行的实验操作有：①检查装置的气密性、②排出装置中的空气、③给装置加热等。后面的装置以及铁架台等已省略，能将烃氧化成和是烷烃裂化的催化剂，裂化反应有。

请回答下列问题：

(1)写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式：_________________________________。

(2)若对反应后装置中的混合物(溴水足量)按图2所示流程进行实验：

①分离操作Ⅰ和Ⅱ的名称分别是________、________(填字母)；

a.蒸发    b.过滤     c.分液    d.蒸馏

②溶液的作用是__________________(用离子方程式表示)；

③已知B的碳原子数大于A的碳原子数，请写出B的名称：______________________。

(3)假设丁烷完全裂化，流经D、G装置中的气体能完全反应。当E和F装置的总质量比反应前增加了，G装置的质量比反应前减少了，则丁烷的裂化产物中甲烷和乙烷的物质的量之比为_______。

Answer

c d 1，2-二溴乙烷

【解析】

丁烷从A处进入装置，通过在B中产生气泡的速率控制丁烷的通入速率，用C中的碱石灰将丁烷中混有的水蒸气除去，丁烷在D中发生裂化反应生成甲烷、乙烷、乙烯、丙烯。然后混合气体到达E中，乙烯和丙烯含碳碳双键，和溴反应生成有机物1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷留在E中，甲烷和乙烷以及未反应的丁烷通过F处理后在G中被氧化成二氧化碳和水。由此可知，E装置中主要为1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷和未反应的溴水，向混合物中加入亚硫酸钠溶液后，亚硫酸钠将溴还原留在水层里，有机层为1，2-二溴乙烷、1，2-二溴丙烷的混合物，两种都是有机物，互溶在一起，用蒸馏的方法将它们分离，得到1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷，1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙烷继续后续反应，据此分析解答。

(1) 由能将烃氧化成和水可知，甲烷和CuO反应的产物有二氧化碳和水，CuO自身被还原，产物为Cu，所以甲烷和氧化铜发生反应生成二氧化碳、水和铜，化学方程式为，故答案为：；

(2)①由分析可知：操作I、操作Ⅱ分别是分液、蒸馏，故答案为：c；d；

②有还原性，溴有氧化性，在E中溶液和溴单质发生氧化还原反应，反应的离子方程式为，故答案为：；

③由上面的分析可知：A和B为1，2-二溴乙烷和1，2-二溴丙中的一种，已知B的碳原子数大于A的碳原子数，可知B为：，名称为：1，2-二溴丙烷，A为，名称为：1，2-二溴乙烷，故答案为：1，2-二溴乙烷；

(3)溴易挥发，所以F的作用是吸收溴、水蒸气，当E和F装置的总质量比反应前增加了，说明乙烯和丙烯的质量为。设的物质的量为的物质的量为y，则根据丁烷裂化方程式可知的物质的量为的物质的量为y，所以。根据方程式分析可知，G中减少的质量实际上就是生成物二氧化碳和水中O原子的质量。再根据氧原子守恒可知，C2H6、CH4与氧化铜反应需要的氧原子的物质的量为，解得，则丁烷的裂化产物中甲烷和乙烷的物质的量之比为：0.005mol:0.01mol=1:2，故答案为：1:2。