Question

已知在常用催化劑（如鉑、鈀）的催化下，氫氣和炔烴加成生成烷烴，難以得到烯烴，但使用活性較低的林德拉催化劑[Pd/（PdO、CaCO₃），其中鈀附于碳酸鈣及少量氧化鉛上]，可使炔烴的氫化停留在生成烯烴的階段，而不再進(jìn)一步氫化．現(xiàn)有一課外活動(dòng)興趣小組利用上述原理設(shè)計(jì)了一套由如圖所示儀器組裝而成的實(shí)驗(yàn)裝置（鐵架臺(tái)未畫出），擬由乙炔制得乙烯，并測(cè)定乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率．若用含0.020molCaC₂的電石和1.60g含雜質(zhì)18.7%的鋅粒（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）分別與足量的X和稀硫酸反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)完全后，假定在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得G中收集到的水VmL．試回答有關(guān)問題．

（1）各個(gè)裝置的連接順序是a、e、d、f、g、b、c．寫出A、C中所發(fā)生的兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式（有機(jī)物寫結(jié)構(gòu)簡式）：
A

 

；C

 

．
（2）為減慢A中的反應(yīng)速率，X應(yīng)選用

 

，操作時(shí)還應(yīng)采取的措施是

 

．
（3）F中留下的氣體除含少許空氣外，還有

 

．G所選用的量筒的容積較合理的是

 

．（填序號(hào)）
（A）500mL    （B）1000mL    （C）2000mL
（4）若V=672mL（導(dǎo)管內(nèi)氣體體積忽略不計(jì)），則乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）碳化鈣可以和水反應(yīng)得到乙炔氣體，乙炔氣體和氫氣在催化劑的作用下反應(yīng)得到乙烯；
（2）為減慢反應(yīng)速率，可以將水換成飽和食鹽水；減緩反應(yīng)速率的措施是減小濃度，滴加溶液反應(yīng)；
（3）根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況來確定存在的雜質(zhì)氣體；計(jì)算最后氣體體積分析選擇量筒體積；
（4）根據(jù)反應(yīng)：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂

林德拉催化劑

CH₂=CH₂結(jié)合乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率等于反應(yīng)的乙炔和全部的乙炔的量的比值來計(jì)算．

解答： 解：（1）A中是碳化鈣和水反應(yīng)制取乙炔的過程，C中是乙炔和氫氣之間的加成反應(yīng)，方程式分別為：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂

林德拉催化劑

CH₂=CH₂，故答案為：CaC₂+2H₂O→HC≡CH↑+Ca（OH）₂、HC≡CH+H₂

林德拉催化劑

CH₂=CH₂；
（2）碳化鈣和水之間的反應(yīng)十分劇烈，為減慢反應(yīng)速率，可以將水換成飽和食鹽水，分液漏斗中的液體逐漸滴下減緩反應(yīng)速率；
故答案為：飽和食鹽水；分液漏斗中的液體逐漸滴下；
（3）F中留下的氣體除含少許空氣外，還有沒有完全消耗的乙炔，氫氣以及生成的乙烯等氣體，0.020molCaC₂的電石，和水反應(yīng)得到乙炔的物質(zhì)的量是0.02mol，1.60g含雜質(zhì)18.7%的鋅粒（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）的物質(zhì)的量是：

1.6(1-18.7%)

65

mol=0.02mol，和硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量是0.005mol，狀況下測(cè)得G中收集到的水VmL，V=672mL，需要選取1000ml的量筒；
故答案為：H₂、C₂H₄、C₂H₂；（B）．
（4）0.020molCaC₂的電石，和水反應(yīng)得到乙炔的物質(zhì)的量是0.02mol，1.60g含雜質(zhì)18.7%的鋅粒（雜質(zhì)不與酸反應(yīng)）的物質(zhì)的量是：

1.6(1-18.7%)

65

mol=0.02mol，和硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量是0.005mol，狀況下測(cè)得G中收集到的水VmL，V=672mL，則得到的乙烯的物質(zhì)的量是

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，
設(shè)乙炔的轉(zhuǎn)化量是x，則HC≡CH+H₂

林德拉催化劑

CH₂=CH₂
                     1    1                1
                     x     x                x
則反應(yīng)后得到氣體的物質(zhì)的量（0.02-x）+（0.02-x）+x=0.03，解得X=0.01mol，所以乙炔氫化的轉(zhuǎn)化率為

0.01mol

0.02mol

×100%=50%，
故答案為：50%．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道考查學(xué)生物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度大．