某学习小组探究溴乙烷的消去反应并验证产物
某学习小组探究溴乙烷的消去反应并验证产物
某学习小组探究溴乙烷的消去反应并验证产物。
实验过程：组装如图1所示装置，检查装置气密性，向烧瓶中注入10mL溴乙烷和15mL饱和氢氧化钠乙醇溶液，微热，观察实验现象。一段时间后，观察到酸性KMnO
4溶液颜色褪去。
（1）请写出溴乙烷的消去反应的化学方程式：CH
3CH
2Br+NaOH
${\to }_{△}^{醇}$$→_{△}^{醇}$CH
2=CH
2↑+NaBr+H
2O
（2）甲同学认为酸性KMnO
4溶液颜色褪去说明溴乙烷发生了消去反应，生成了乙烯；而乙同学却认为甲同学的说法不严谨，请说明原因：乙醇易挥发，挥发出来的乙醇也可以使酸性KMnO
4溶液褪色。
（3）丙同学认为只要对实验装置进行适当改进，即可避免对乙烯气体检验的干扰，改进方法：在小试管之前增加一个盛有冷水的洗气瓶。
改进实验装置后，再次进行实验，却又发现小试管中溶液颜色褪色不明显。该小组再次查阅资料，对实验进行进一步的改进。
资料一：溴乙烷于55℃时，在饱和氢氧化钠的乙醇溶液中发生取代反应的产物的百分比为99%，而消去反应产物仅为1%。
资料二：溴乙烷发生消去反应比较适宜的反应温度为90℃～110℃，在该范围，温度越高，产生乙烯的速率越快。
资料三：溴乙烷的沸点：38.2℃。
（4）结合资料一、二可知，丙同学改进实验装置后，溶液颜色褪色不明显的原因可能是反应温度较低，此时发生反应的化学方程式为CH
3CH
2Br+NaOH
$\stackrel{55℃}{\to }$$\stackrel{55℃}{→}$CH
3CH
2OH+NaBr。
（5）结合资料二、三，你认为还应该在实验装置中增加的两种仪器是
①冷凝管
②量程为200℃温度计。
分析
（1）溴乙烷在强碱的醇溶液中发生消去反应生成乙烯；
（2）从反应装置出来的气体除了生成的乙烯外还有挥发出来的乙醇，所以使酸性KMnO4溶液颜色褪去不一定是产生的乙烯在作用；
（3）根据（1）的分析，只要在通入酸性KMnO4溶液之前除去乙醇就可以证明乙烯的生成了；
（4）根据改进实验装置后，溶液颜色褪色不明显，说明生成的乙烯量很少，结合资料一：溴乙烷于55℃时，在饱和氢氧化钠的乙醇溶液中发生取代反应的产物的百分比为99%，而消去反应产物仅为1%不难分析原因；
（5）根据资料二：溴乙烷发生消去反应比较适宜的反应温度为90℃～110℃，在该范围，温度越高，产生乙烯的速率越快，说明要产生乙烯要控制温度在90℃～110℃，所以需要一个量程为200℃温度计，再根据资料三：溴乙烷的沸点：38.2℃，所以在制得的乙烯中会含有溴乙烷气体的杂质，需要冷凝除去，所以需要冷凝管。
解答
解：（1）溴乙烷在强碱的醇溶液中发生消去反应生成乙烯，反应的化学方程式为：CH3CH2Br+NaOH ${\to }_{△}^{醇}$$→_{△}^{醇}$CH2=CH2↑+NaBr+H2O，
故答案为：CH3CH2Br+NaOH ${\to }_{△}^{醇}$$→_{△}^{醇}$CH2=CH2↑+NaBr+H2O；
（2）因为乙醇具有挥发性，所以从反应装置出来的气体除了生成的乙烯外还有挥发出来的乙醇，乙烯和乙醇都可以使酸性KMnO4溶液颜色褪去，故不一定是产生的乙烯，
故答案为：乙醇易挥发，挥发出来的乙醇也可以使酸性KMnO4溶液褪色；
（3）根据（1）的分析，只要在通入酸性KMnO4溶液之前除去乙醇就可以证明乙烯的生成了，除去乙醇最简单的方法就是通入水中而且又不影响乙烯，故答案为：在小试管之前增加一个盛有冷水的洗气瓶；
（4）根据改进实验装置后，溶液颜色褪色不明显，说明生成的乙烯量很少，结合资料一：溴乙烷于55℃时，在饱和氢氧化钠的乙醇溶液中发生取代反应的产物的百分比为99%，而消去反应产物仅为1%，所以应该是反应温度较低主要发生了取代反应，方程式为：CH3CH2Br+NaOH $\stackrel{55℃}{\to }$$\stackrel{55℃}{→}$CH3CH2OH+NaBr，
故答案为：反应温度较低；CH3CH2Br+NaOH $\stackrel{55℃}{\to }$$\stackrel{55℃}{→}$CH3CH2OH+NaBr；
（5）根据资料二：溴乙烷发生消去反应比较适宜的反应温度为90℃～110℃，在该范围，温度越高，产生乙烯的速率越快，说明要产生乙烯要控制温度在90℃～110℃，所以需要一个量程为200℃温度计，再根据资料三：溴乙烷的沸点：38.2℃，所以在制得的乙烯中会含有溴乙烷气体的杂质，需要冷凝除去，所以需要冷凝管，
故答案为：冷凝管；量程为200℃温度计。
点评
本题考查了探究物质的组成实验方案设计，侧重于探究溴乙烷的消去反应的条件并验证产物，培养学生提取信息的能力，并利用好这些信息来设计好实验，题目难度中等。