Question

四溴化乙炔(CHBr₂-CHBr₂)是一种无色液体,常用于合成季铵化合物.某同学在实验室模仿工业生产,以电石(主要成分CaC₂,少量CaS,Ca₃P₂,Ca₃As₂等)和Br₂等为原料制备少量四溴化乙炔,实验装置(夹持装置已省略)如图所示.已知:四溴化乙炔的熔点为1℃,沸点为244℃,密度为2.967g·cm^-3,难溶于水.回答下列问题:

(1)装置Ⅰ中CaC₂与水反应生成乙炔(C₂H₂)和氢氧化钙,写出该反应的化学方程式:__________________;该反应剧烈,为了得到平缓的C₂H₂气流,可采取的措施是____________(任写一条).

(2)装置Ⅱ的目的是_________________________________________

(3)装置Ⅲ中在液溴液面上加入一层水的目的是__________________________;装置Ⅲ中表明已反应完成的现象是______________________________________________________;已知装置Ⅲ反应后的体系含有多种物质,简述获得纯净四溴化乙炔的操作:________________________________________________

(4)装置Ⅳ的目的是除去未反应的乙炔.在碱性条件下,KMnO₄与C₂H₂反应生成碳酸盐和MnO₂,则该反应中参与反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为____________。

(5)实际工业生产中会产生大量的副产物Ca(OH)₂,用于制备漂白粉，写出制备漂白粉的化学方程式: _____________________________________________

Answer

CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑ 逐滴加入水 除去H2S,PH3及AsH3杂质 水封,减少液溴的挥发 上下两层液体均变为无色透明且几乎不再吸收乙炔气 依次用稀的碳酸钠溶液和水洗涤反应后的混合液静置分液,干燥有机相,然后蒸馏,收集244℃馏分。 10:3 2Ca(OH)2+2Cl2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O

【解析】

本实验为制备少量四溴化乙炔，装置Ⅰ中电石和水反应生成乙炔和氢氧化钙，因为电石主要成分CaC2，含有少量CaS，Ca3P2，Ca3As2等，所以得到的乙炔中含有含有少量的H2S、PH3、AsH3还原性气体，通过装置Ⅱ中的硫酸铜溶液可生成CuS、Cu和H2SO4、H3PO4、H3AsO4，从而除去H2S、PH3、AsH3，再通过装置Ⅲ，液溴和乙炔反应制得四溴化乙炔，装置Ⅳ为尾气吸收装置，据此分析解答。

(1)装置Ⅰ中CaC2与水反应生成乙炔(C2H2)和氢氧化钙，化学反应方程式为CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑，可通过逐滴加入水，控制反应速率，从而得到平缓的C2H2气流；

(2)因为电石主要成分CaC2，含有少量CaS，Ca3P2，Ca3As2等，所以得到的乙炔中含有含有少量的H2S、PH3、AsH3还原性气体，通过装置Ⅱ中的硫酸铜溶液可生成CuS、Cu和H2SO4、H3PO4、H3AsO4，从而除去H2S、PH3、AsH3；

(3)由于液溴易挥发，因此装置Ⅲ中在液溴液面上加入一层水的目的是水封，减少液溴的挥发，装置Ⅲ中表明已反应完成的现象是上下两层液体均变为无色透明且几乎不再吸收乙炔气，已知四溴化乙炔的熔点为1℃，沸点为244℃，密度为2.967g·cm-3，难溶于水，所以获得纯净四溴化乙炔的操作为：依次用稀的碳酸钠溶液和水洗涤反应后的混合液静置分液，干燥有机相，然后蒸馏，收集244℃馏分；

(4)装置Ⅳ的目的是除去未反应的乙炔，在碱性条件下，KMnO4与C2H2反应生成碳酸盐和MnO2，KMnO4中的Mn元素的化合价由+7价降低至+4价，作氧化剂，则1molKMnO4转移3mol电子，C2H2中C元素的化合价由-1价升高至+4价，作还原剂，则1molC2H2转移10mol电子，根据得失电子守恒可知该反应中参与反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为10：3；

(5)工业上用Cl2和氢氧化钙制取漂白粉，反应的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。