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简答题

阿司匹林的有效成分是乙酰水杨酸().实验室以水杨酸(邻羟基苯甲酸)与醋酸酐[(CH3CO)2O]为主要原料合成乙酰水杨酸,制备的主要反应如图1:操作流程如图2:

已知:水杨酸和乙酰水杨酸均微溶于水,但其钠盐易溶于水,醋酸酐遇水分解生成醋酸.

回答下列问题:

(1)合成过程中最合适的加热方法是______

(2)制备过程中,水杨酸会形成聚合物的副产物.写出该聚合物的结构简式______

(3)粗产品提纯:

①分批用少量饱和NaHCO3溶解粗产品,目的是______.判断该过程结束的方法是______

②滤液缓慢加入浓盐酸中,看到的现象是______

③检验最终产品中是否含有水杨酸的化学方法是______

(4)阿司匹林药片中乙酰水杨酸含量的测定步骤(假定只含乙酰水杨酸和辅料,辅料不参与反应):Ⅰ.称取阿司匹林样品m g;

Ⅱ.将样品研碎,溶于V1 mL a mol•L-1NaOH(过量)并加热,除去辅料等不溶物,将所得溶液移入锥形瓶;

Ⅲ.向锥形瓶中滴加几滴甲基橙,用浓度为b mol•L-1的标准盐酸到滴定剩余的NaOH,消耗盐酸的体积为V2mL.

①写出乙酰水杨酸与过量NaOH溶液加热发生反应的化学方程式:______

②阿司匹林药片中乙酰水杨酸质量分数的表达式为______

正确答案

解:(1)控制温度在85℃~90℃,温度低于100℃,应采取水浴加热,故答案为:水浴加热;

(2)水杨酸含有羧基和羟基,可以发生缩聚反应,原则是羧基掉羟基,羟基掉氢原子,得到高聚物:,故答案为:

(3)①用少量饱和NaHCO3溶解粗产品,目的是使乙酰水杨酸转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠,便于与聚合物分离;判断该过程结束的方法是没有气体产生,

故答案为:使乙酰水杨酸转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠,便于与聚合物分离;没有CO2产生;

②滤液缓慢加入浓盐酸中,生成乙酰水杨酸,乙酰水杨酸微溶于水,所以会有浑浊产生,故答案为:有浑浊产生;

③检验最终产品中是否含有水杨酸的化学方法是:取少量结晶于试管中,加蒸馏水溶解,滴加FeCl3溶液,若呈紫蓝色则含水杨酸,

故答案为:取少量结晶于试管中,加蒸馏水溶解,滴加FeCl3溶液,若呈紫蓝色则含水杨酸;

(4)①乙酰水杨酸与过量NaOH溶液加热发生反应时酯基在碱性条件下水解,同时羧基与碱中和,反应为:+3NaOHCH3COONa+2H2O+,故答案为:+3NaOHCH3COONa+2H2O+

②乙酰水杨酸消耗的氢氧化钠的物质的量为:aV1×10-3-bV2×10-3,乙酰水杨酸的物质的量是消耗的氢氧化钠的物质的量的,阿司匹林药片中乙酰水杨酸质量分数的表达式为,故答案为:

解析

解:(1)控制温度在85℃~90℃,温度低于100℃,应采取水浴加热,故答案为:水浴加热;

(2)水杨酸含有羧基和羟基,可以发生缩聚反应,原则是羧基掉羟基,羟基掉氢原子,得到高聚物:,故答案为:

(3)①用少量饱和NaHCO3溶解粗产品,目的是使乙酰水杨酸转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠,便于与聚合物分离;判断该过程结束的方法是没有气体产生,

故答案为:使乙酰水杨酸转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠,便于与聚合物分离;没有CO2产生;

②滤液缓慢加入浓盐酸中,生成乙酰水杨酸,乙酰水杨酸微溶于水,所以会有浑浊产生,故答案为:有浑浊产生;

③检验最终产品中是否含有水杨酸的化学方法是:取少量结晶于试管中,加蒸馏水溶解,滴加FeCl3溶液,若呈紫蓝色则含水杨酸,

故答案为:取少量结晶于试管中,加蒸馏水溶解,滴加FeCl3溶液,若呈紫蓝色则含水杨酸;

(4)①乙酰水杨酸与过量NaOH溶液加热发生反应时酯基在碱性条件下水解,同时羧基与碱中和,反应为:+3NaOHCH3COONa+2H2O+,故答案为:+3NaOHCH3COONa+2H2O+

②乙酰水杨酸消耗的氢氧化钠的物质的量为:aV1×10-3-bV2×10-3,乙酰水杨酸的物质的量是消耗的氢氧化钠的物质的量的,阿司匹林药片中乙酰水杨酸质量分数的表达式为,故答案为:

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ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水.实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)、为原料制备ClO2的流程如图:

(1)写出电解时发生反应的化学方程式:______

(2)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是______(填写字母).

A.碳酸钠溶液    B.碱石灰      C.浓硫酸       D.水

(3)测定ClO2的过程如下:在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解,再加3mL硫酸溶液,将生成的ClO2气体通入锥形瓶中完全吸收,在锥形瓶中加入几滴淀粉溶液,用0.10mol/L的硫代硫酸钠标准液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),共用去50.00mL标准液.

①ClO2通入锥形瓶中与酸性碘化钾溶液反应(还原产物为Cl-),反应的离子方程式______

②滴定终点现象是______

③测得ClO2的质量m(ClO2)=______

(4)以N2、H2为电极反应物,以1L浓度均为0.05mol•L-1的HCl-NH4Cl混合液为电解质溶液的燃料电池,请写出电池工作时的正极反应式:______.已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2-H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,求电路中通过的电子的物质的量为______(用含K的代数式表示,假设NH3与H2O完全转化为NH3•H2O且忽略溶液体积的变化). 若有3克H2被完全氧化产生电能,并利用该过程中释放的电能电解足量的CuSO4溶液,(假设以石墨为电极,整个过程中能量总利用率为80%),若要将CuSO4溶液恢复到原来的浓度,需加入______(填化学式),质量为:______

正确答案

解:(1)由工艺流程转化关系可知,电解氯化铵与盐酸混合溶液,生成NCl3与H2

反应方程式为NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3

故答案为:NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3

(2)A、ClO2易溶于水,不能利用碳酸钠溶液吸收氨气,故A错误;

B、碱石灰不能吸收氨气,故B错误;

C、浓硫酸可以吸收氨气,且不影响ClO2,故C正确;

D、ClO2易溶于水,不能利用水吸收氨气,故D错误.

故选:C.

(3)①由题目信息可知,ClO2通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应,氧化I-为I2,自身被还原为Cl-,同时生成水,反应离子方程式为2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.

故答案为:2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.

②溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色,说明滴定至终点.

故答案为:溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色;

③VmLNa2S2O3溶液含有Na2S2O3物质的量为V•10-3 L×cmol/L=0.1×50×10-3 mol.则:

根据关系式:2ClO2~5I2~10Na2S2O3

            2          10

          n(ClO2)    0.1×50×10-3 mol

所以n(ClO2)=×0.1×50×10-3 mol.

所以m(ClO2)=×0.1×50×10-3 mol×67.5g/mol=0.0675g.

故答案为:0.0675g.

(4)以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池,N2在正极发生还原反应生成NH4+,电极反应式为:N2+6e-+8H+=2NH4+

已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2-H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,则溶液中c(OH-)=c(H+)=10-7mol/L,根据电荷守恒可得:c(Cl-)=c(NH4+)=0.1mol/L,氨水的电离平衡常数为:K==,则溶液中氨水浓度为:c(NH3•H2O)= mol/L,原电池工作中生成铵根离子和氨水总的物质的量为:(0.05mol/L+ mol/L)×1L=(0.05+)mol,氮气的化合价为0,氨水和铵根离子中氮元素的化合价为-3价,化合价降低了3价,则转移电子的物质的量为:(0.05+)mol×3=3×(0.05+)mol;

CuSO4溶液存在的阴离子为:SO42-、OH-,OH-离子的放电能力大于SO42- 离子的放电能力,所以OH-离子放电生成氧气;

溶液中存在的阳离子是Cu2+、H+,Cu2+离子的放电能力大于H+离子的放电能力,所以Cu2+离子放电生成Cu,溶液变成硫酸溶液;

电解硫酸铜的方程式为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2 ↑+2H2SO4.所以从溶液中析出的物质是氧气和铜,由元素守恒可知,则向溶液中加入氧化铜可恢复至电解前情况.

3克H2的物质的量为1.5mol,失去电子的物质的量为3mol,能量总利用率为80%,电解转移的电子的物质的量为:3mol×80%=2.4mol;

1mol氧气反应得到4mol电子,若转移2.4mol电子,生成氧气的物质的量为:=0.6mol,需要加入的氧化铜为0.6mol×2=1.2mol,质量为96g,

故答案为:N2+6e-+8H+=2NH4+;3×(0.05+)mol;CuO;96g.

解析

解:(1)由工艺流程转化关系可知,电解氯化铵与盐酸混合溶液,生成NCl3与H2

反应方程式为NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3

故答案为:NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3

(2)A、ClO2易溶于水,不能利用碳酸钠溶液吸收氨气,故A错误;

B、碱石灰不能吸收氨气,故B错误;

C、浓硫酸可以吸收氨气,且不影响ClO2,故C正确;

D、ClO2易溶于水,不能利用水吸收氨气,故D错误.

故选:C.

(3)①由题目信息可知,ClO2通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应,氧化I-为I2,自身被还原为Cl-,同时生成水,反应离子方程式为2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.

故答案为:2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.

②溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色,说明滴定至终点.

故答案为:溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色;

③VmLNa2S2O3溶液含有Na2S2O3物质的量为V•10-3 L×cmol/L=0.1×50×10-3 mol.则:

根据关系式:2ClO2~5I2~10Na2S2O3

            2          10

          n(ClO2)    0.1×50×10-3 mol

所以n(ClO2)=×0.1×50×10-3 mol.

所以m(ClO2)=×0.1×50×10-3 mol×67.5g/mol=0.0675g.

故答案为:0.0675g.

(4)以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池,N2在正极发生还原反应生成NH4+,电极反应式为:N2+6e-+8H+=2NH4+

已知NH3•H2O在常温下的电离平衡常数为K,N2-H2燃料电池工作一段时间后溶液的pH=7,则溶液中c(OH-)=c(H+)=10-7mol/L,根据电荷守恒可得:c(Cl-)=c(NH4+)=0.1mol/L,氨水的电离平衡常数为:K==,则溶液中氨水浓度为:c(NH3•H2O)= mol/L,原电池工作中生成铵根离子和氨水总的物质的量为:(0.05mol/L+ mol/L)×1L=(0.05+)mol,氮气的化合价为0,氨水和铵根离子中氮元素的化合价为-3价,化合价降低了3价,则转移电子的物质的量为:(0.05+)mol×3=3×(0.05+)mol;

CuSO4溶液存在的阴离子为:SO42-、OH-,OH-离子的放电能力大于SO42- 离子的放电能力,所以OH-离子放电生成氧气;

溶液中存在的阳离子是Cu2+、H+,Cu2+离子的放电能力大于H+离子的放电能力,所以Cu2+离子放电生成Cu,溶液变成硫酸溶液;

电解硫酸铜的方程式为:2CuSO4+2H2O2Cu+O2 ↑+2H2SO4.所以从溶液中析出的物质是氧气和铜,由元素守恒可知,则向溶液中加入氧化铜可恢复至电解前情况.

3克H2的物质的量为1.5mol,失去电子的物质的量为3mol,能量总利用率为80%,电解转移的电子的物质的量为:3mol×80%=2.4mol;

1mol氧气反应得到4mol电子,若转移2.4mol电子,生成氧气的物质的量为:=0.6mol,需要加入的氧化铜为0.6mol×2=1.2mol,质量为96g,

故答案为:N2+6e-+8H+=2NH4+;3×(0.05+)mol;CuO;96g.

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亚氯酸钠(NaClO2)主要用于棉纺、造纸业的漂白剂,也用于食品消毒、水处理等,亚氯酸钠受热易分解.以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下:

(1)提高“反应1”反应速率的措施有____________等.

(2)“反应2”的氧化剂是______,该反应的化学方程式为:______

(3)采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”,原因是______

(4)从“母液”中可回收的主要物质是______

(5)“冷却结晶”后经______ (填操作名称)即可获得粗产品.

正确答案

解:(1)对于气体和液体的反应,为提高反应速率,可适当升高反应温度;增大吸收液浓度,增大SO2与吸收液的接触面积,

故答案为:适当升高反应温度;增大吸收液浓度等;

(2)具有氧化性,根据生成NaClO2目标物的特点可知,反应的方程式为H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+2H2O+O2,反应中Cl元素的化合价降低,则ClO2为氧化剂,

故答案为:ClO2;H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+2H2O+O2

(3)减压蒸发在较低温度下可进行,防止常压蒸发温度过高,亚硫酸钠容易分解,

故答案为:常压蒸发温度过高,亚硫酸钠容易分解;

(4)氯酸钠与二氧化硫在酸性条件下发生氧化还原反应生成ClO2和Na2SO4,则母液中应含有Na2SO4

故答案为:Na2SO4

(5)冷却结晶后要分离出固体,应用过滤的方法,故答案为:过滤.

解析

解:(1)对于气体和液体的反应,为提高反应速率,可适当升高反应温度;增大吸收液浓度,增大SO2与吸收液的接触面积,

故答案为:适当升高反应温度;增大吸收液浓度等;

(2)具有氧化性,根据生成NaClO2目标物的特点可知,反应的方程式为H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+2H2O+O2,反应中Cl元素的化合价降低,则ClO2为氧化剂,

故答案为:ClO2;H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+2H2O+O2

(3)减压蒸发在较低温度下可进行,防止常压蒸发温度过高,亚硫酸钠容易分解,

故答案为:常压蒸发温度过高,亚硫酸钠容易分解;

(4)氯酸钠与二氧化硫在酸性条件下发生氧化还原反应生成ClO2和Na2SO4,则母液中应含有Na2SO4

故答案为:Na2SO4

(5)冷却结晶后要分离出固体,应用过滤的方法,故答案为:过滤.

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简答题

利用生产钛白的副产品绿矾(FeSO4•7H2O)制备还原铁粉的步骤如下:将绿矾溶于稀硫酸溶液,向其中滴加(NH42CO3溶液,得到FeCO3•nH2O沉淀,静置,过滤,洗涤,干燥,再将FeCO3与煤粉一起焙烧,最终制得还原铁粉.涉及的主要反应有:

FeCO3FeO+CO2,C+CO22CO,CO+FeOFe+CO2

(1)用稀硫酸代替水溶解绿矾的原因是______

(2)证明沉淀已经洗涤干净的方法是______

(3)干燥过程中少量FeCO3•nH2O被氧化为FeOOH,反应方程式为:______

(4)沉淀中仍含少量硫酸盐,在焙烧过程中需加入CaCO3进行脱硫处理,下图为加CaCO3和不加CaCO3对还原铁粉的产率的影响,根据图象分析,CaCO3的另一作用为______

正确答案

解:(1)硫酸亚铁是强酸弱碱盐,易水解而使其溶液呈酸性,向溶液中加入酸能抑制亚铁离子水解,所以用稀硫酸代替水溶解绿矾,

故答案为:抑制Fe2+水解;

(2)FeCO3•nH2O沉淀易吸收硫酸根离子,硫酸根离子能和钡离子反应生成白色沉淀,如果沉淀已经洗涤干净,则其洗涤液中不含硫酸根离子,其检验方法是:取少量最后一次洗涤液于试管,滴入BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,表明沉淀已洗涤干净,

故答案为:取少量最后一次洗涤液于试管,滴入BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,表明沉淀已洗涤干净;

(3)FeCO3•nH2O易被氧气氧化为FeOOH,同时生成二氧化碳和水,反应方程式为:4FeCO3•nH2O+O2=4FeOOH+4CO2↑+(4n-2)H2O,

故答案为:4FeCO3•nH2O+O2=4FeOOH+4CO2↑+(4n-2)H2O;

(4)高温下,碳酸钙分解生成二氧化碳,二氧化碳能被碳还原生成一氧化碳,所以加入碳酸钙能增加一氧化碳的含量,则还原铁粉的产率增大,

故答案为:分解产生CO2与C反应生成还原剂CO.

解析

解:(1)硫酸亚铁是强酸弱碱盐,易水解而使其溶液呈酸性,向溶液中加入酸能抑制亚铁离子水解,所以用稀硫酸代替水溶解绿矾,

故答案为:抑制Fe2+水解;

(2)FeCO3•nH2O沉淀易吸收硫酸根离子,硫酸根离子能和钡离子反应生成白色沉淀,如果沉淀已经洗涤干净,则其洗涤液中不含硫酸根离子,其检验方法是:取少量最后一次洗涤液于试管,滴入BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,表明沉淀已洗涤干净,

故答案为:取少量最后一次洗涤液于试管,滴入BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,表明沉淀已洗涤干净;

(3)FeCO3•nH2O易被氧气氧化为FeOOH,同时生成二氧化碳和水,反应方程式为:4FeCO3•nH2O+O2=4FeOOH+4CO2↑+(4n-2)H2O,

故答案为:4FeCO3•nH2O+O2=4FeOOH+4CO2↑+(4n-2)H2O;

(4)高温下,碳酸钙分解生成二氧化碳,二氧化碳能被碳还原生成一氧化碳,所以加入碳酸钙能增加一氧化碳的含量,则还原铁粉的产率增大,

故答案为:分解产生CO2与C反应生成还原剂CO.

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溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:

按以下步骤回答问题:

(1)在a中加入15mL无水苯和少量铁屑.在b中小心加入4.0mL液态溴.向a中滴入几滴溴,a中液体立即沸腾,并有红棕色蒸气出现;a中发生反应的化学方程式为:______;继续滴加至液溴滴完.仪器a的名称是______;装置d中的作用是______.仪器c为冷凝管,其进水口为______(填“上”或“下”)口.

(2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:

①向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;

②滤液依次用10mL水、8mL 10%的NaOH溶液、10mL水洗涤.NaOH溶液洗涤的作用是______

③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤.加入氯化钙的目的是______

(3)经过上述分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为______,要进一步提纯,下列操作中必须的是______

A.重结晶  B.过滤  C.蒸馏  D.萃取.

正确答案

解:(1)在三颈烧瓶内发生的反应是2Fe+3Br2═2FeBr3 ,反应放热,且苯与液溴易挥发,发提高原料的利用率,用冷凝管冷却蒸汽并回流到三颈烧瓶内,冷却水的流向是低进高出,尾气中有HBr及挥发出的Br2,用氢氧化钠溶液吸收,防止污染大气,故答案为:2Fe+3Br2═2FeBr3 ;三颈烧瓶;吸收HBr气体;下;

(2)溴苯提纯的方法是:先水洗,把可溶物溶解在水中,然后过滤除去未反应的铁屑,再加NaOH溶液,把未反应的Br2变成NaBr和NaBrO洗到水中.然后加干燥剂,无水氯化钙能吸收水分,干燥溴苯,故答案为:除去HBr和未反应的Br2;吸收其中的水分;

(3)反应后得到的溴苯中溶有少量未反应的苯.利用沸点不同,苯的沸点小,被蒸馏出,溴苯留在母液中,所以采取蒸馏的方法分离溴苯与苯,故答案为:苯;C.

解析

解:(1)在三颈烧瓶内发生的反应是2Fe+3Br2═2FeBr3 ,反应放热,且苯与液溴易挥发,发提高原料的利用率,用冷凝管冷却蒸汽并回流到三颈烧瓶内,冷却水的流向是低进高出,尾气中有HBr及挥发出的Br2,用氢氧化钠溶液吸收,防止污染大气,故答案为:2Fe+3Br2═2FeBr3 ;三颈烧瓶;吸收HBr气体;下;

(2)溴苯提纯的方法是:先水洗,把可溶物溶解在水中,然后过滤除去未反应的铁屑,再加NaOH溶液,把未反应的Br2变成NaBr和NaBrO洗到水中.然后加干燥剂,无水氯化钙能吸收水分,干燥溴苯,故答案为:除去HBr和未反应的Br2;吸收其中的水分;

(3)反应后得到的溴苯中溶有少量未反应的苯.利用沸点不同,苯的沸点小,被蒸馏出,溴苯留在母液中,所以采取蒸馏的方法分离溴苯与苯,故答案为:苯;C.

百度题库 > 高考 > 化学 > 硫酸亚铁铵的制备

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