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题型:填空题
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填空题

已知:CH3CH2OH+NaBr+H2SO4(浓)  CH3CH2Br+NaHSO4+H2O.

实验室制备溴乙烷(沸点为38.4℃)的装置和步骤如下:

①按右图所示连接仪器,检查装置的气密性,然后向U形管和大烧杯里加入冰水;②在圆底烧瓶中加入10mL95%乙醇、28mL浓硫酸,然后加入研细的13g溴化钠和几粒碎瓷片;③小火加热,使其充分反应.

试回答下列问题:

(1)反应时若温度过高可看到有红棕色气体产生,该气体的化学式为______

(2)为了更好的控制反应温度,除用图示的小火加热,更好的加热方式是______

(3)反应结束后,U形管中粗制的溴乙烷呈棕黄色.将U形管中的混合物倒入分液漏斗中,静置,待液体分层后,分液,取______(填“上层”或“下层”)液体.为了除去其中的杂质,可选择下列试剂中的______(填序号).

A.Na2SO3溶液         B.H2O         C.NaOH溶液         D.CCl4

(4)要进一步制得纯净的C2H5Br,可再用水洗,然后加入无水CaCl2干燥,再进行______(填操作名称).

(5)下列几项实验步骤,可用于检验溴乙烷中的溴元素,其正确的操作顺序是:取少量溴乙烷,然后______(填序号).

①加热   ②加入AgNO3溶液   ③加入稀HNO3酸化   ④加入NaOH溶液   ⑤冷却.

正确答案

Br2

水浴加热

下层

A

蒸馏

④①⑤③②

解析

解:(1)由于浓硫酸具有强氧化性,能氧化Br-,会有溴生成,化学式为Br2,故答案为:Br2

(2)可以利用水浴加热来控制反应温度,故答案为:水浴加热;

(3)由于溴乙烷密度大于水的密度,故溴乙烷应该在下层;粗制的C2H5Br呈棕黄色,说明含有单质溴杂质,则

A.Na2SO3与溴发生氧化还原反应,Na2SO3可除去溴,故A正确;

B.溴在溴乙烷中的溶解度比在水中大,加水难以除去溴乙烷中的溴,故B错误;

C.氢氧化钠溶液显示碱性,可以除去杂质溴,但溴乙烷也会在此溶液里发生水解反应,故C错误;

D.溴和溴乙烷都能溶于四氯化碳,不能将二者分离,故D错误;

故答案为:下层;A;

(4)溴乙烷的沸点是38.4℃,故采用蒸馏操作分离,故答案为:蒸馏;

(5)检验溴乙烷中溴元素,应在碱性条件下水解,最后加入硝酸酸化,加入硝酸银,观察是否有黄色沉淀生成,所以操作顺序为④①⑤③②,

故答案为:④①⑤③②.

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题型:填空题
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填空题

某课外活动小组同学利用如图甲装置(固定装置略去)测定[Mg2Al(OH)4Cl•XH2O]的化学式,[Mg2Al(OH)4Cl•XH2O]高温下分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气.

(1)装置连接后首先进行的操作是______

(2)将一定质量的[Mg2Al(OH)4Cl•xH2O]放在加热装置中充分加热,冷却后称量剩余固体的质量是131g,则其中MgO的质量是______g.

(3)若只通过测定装置C、D的增重来确定x,加热前先通过N2排尽装置中的空气,称取C、D的初始质量后,再持续通入N2

①装置的连接顺序为a→______(用接口处的小写字母表示).

②实验过程中装置C吸收HCl气体,没有用如图乙所示防倒吸装置的理由是______

③完全分解后测得C增重3.65g、D增重9.90g,则x=______

(4)下列实验方案也能测定x值的是______,并且对不选方案说明不合理的理由:______(若两个方案都选,此问就不作答).

方案1:测定加热装置剩余固体的质量和装置D增重的质量

方案2:测定加热装置剩余固体的质量和装置C增重的质量.

正确答案

对装置进行气密性检验

80

e-d-b

实验过程中持续通入N2,没有必要用如图所示防倒吸装置

3

方案1

由加热装置剩余固体的质量可计算装置C增重的质量,与x的大小没有关系,因此方案2是不合理的

解析

解:(1)根据题给信息:[Mg2Al(OH)6Cl•xH2O]高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气,其化学方程式为:2[Mg2Al(OH)6Cl•xH2O]4MgO+Al2O3+2HCl↑+(5+2x)H2O↑;因反应中有气体产生,且需测其物质的量,所以连接好装置后首先应该检查装置的气密性,防止装置漏气,影响测量结果;

故答案为:对装置进行气密性检验;

(2)[Mg2Al(OH)4Cl•XH2O]高温分解:2[Mg2Al(OH)6Cl•xH2O]4MgO+Al2O3+2HCl↑+(5+2x)H2O↑,产物中m(MgO):m(Al2O3)=4×40:102,冷却后称量剩余固体的质量是131g,则其中MgO的质量是131g××100%=80g,

故答案为:80;

(3)①装置C的作用是吸收反应生成的HCl气体,装置D的作用是吸收水蒸气,应该首先通过D装置吸收水蒸气,后通过C装置吸收HCl;将气体通过洗气瓶进行洗气时,应该从长导管一侧通入气体,让气体与溶液充分接触反应,故其连接顺序是a→e→d→b;

故答案为:e→d→b;

②虽氯化氢极易溶于水,但加热后的装置中含有残留的HCl和水蒸气,为了避免引起实验误差,保证反应产生的气体全部被装置C、D吸收,所以要通入N2排出装置内残留的气体,同时也是为了防止产生倒吸,所以没有必要用如图所示防倒吸装置,

故答案为:实验过程中持续通入N2,没有必要用如图所示防倒吸装置;

③2[Mg2Al(OH)6Cl•xH2O]4MgO+Al2O3+2HCl↑+(5+2x)H2O↑

                                          73      18×(5+2x)

                                        3.65g        9.90g          解得x=3,

故答案为:3;

(4)2[Mg2Al(OH)6Cl•xH2O]4MgO+Al2O3+2HCl↑+(5+2x)H2O↑,装置D的作用是吸收水蒸气含x,测定加热装置剩余固体的质量和装置D增重的质量,可计算x,加热装置剩余固体的质量和装置C增重的质量可以互算,只要知道一个量,就能计算另一个量,与x的大小没有关系,因此方案2是不合理的,

故答案为:方案1;由加热装置剩余固体的质量可计算装置C增重的质量,与x的大小没有关系,因此方案2是不合理的.

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题型:简答题
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简答题

硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛.

已知:硼镁矿主要成分为Mg2B2O5•H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O.利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为:

回答下列有关问题:

(1)硼砂中B的化合价为______,溶于热水后,常用H2SO4调pH2~3制取H3BO3,反应的离子方程式为______.X为H3BO3晶体加热脱水的产物,其与Mg制取粗硼的化学方程式为______

(2)MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热,其目的是______.若用惰性电极电解MgCl2溶液,其阴极反应式为______

(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,则正极反应式为______.若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时溶液中Mg2+离子浓度为______.已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当溶液pH=6时,______(填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出.

(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3,BI3加热分解可以得到纯净的单质硼.现将0.020g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30mol•L-1 Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液18.00mL.盛装Na2S2O3溶液的仪器应为______滴定管(填“酸式”或“碱式”).该粗硼样品的纯度为______.(提示:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-

正确答案

解:(1)硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O,钠元素化合价为+1价,氧元素化合价-2价,依据化合价代数和计算得到硼元素化合价为+3价;用H2SO4调pH2~3,硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ,反应的离子方程式为:B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3,X为H3BO3晶体加热脱水的产物判断为B2O3,与Mg反应生成粗硼和氧化镁,反应的化学方程式为3Mg+B2O32B+3MgO,

故答案为:+3;B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3;3Mg+B2O32B+3MgO;

(2)MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热,是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁;若用惰性电极电解MgCl2溶液,阴极氢离子得到电子生成氢气,水的电离平衡破坏,水电离生成氢氧根离子浓度增大,和镁离子形成氢氧化镁沉淀,合并写出阴极反应式为:2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;

故答案为:防止MgCl2水解生成Mg(OH)2;2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;

(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应,正极反应式H2O2+2H++2e-=2H2O;若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时溶液中,氢离子浓度减小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L,依据反应方程式得到Mg2+离子浓度=0.045mol/L;Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当溶液pH=6时,c(OH-)=10-8mol/L,则Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18<Ksp[Mg(OH)2],说明无氢氧化镁沉淀生成;

故答案为:H2O2+2H++2e-=2H2O;0.045 mol•L-1;没有;

(4)硫代硫酸钠溶液呈碱性,选择碱式滴定管;硫代硫酸钠的物质的量为:0.30mol/L×0.018L=0.0054mol,根据关系式:B~BI3I2~3S2O32-,n(B)=n(S2O32-)=0.0018mol,

硼的质量为:11g/mol×0.0018mol=0.0198g,粗硼中硼的含量为:×100%=99%,

故答案为:碱式;99%.

解析

解:(1)硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O,钠元素化合价为+1价,氧元素化合价-2价,依据化合价代数和计算得到硼元素化合价为+3价;用H2SO4调pH2~3,硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ,反应的离子方程式为:B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3,X为H3BO3晶体加热脱水的产物判断为B2O3,与Mg反应生成粗硼和氧化镁,反应的化学方程式为3Mg+B2O32B+3MgO,

故答案为:+3;B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3;3Mg+B2O32B+3MgO;

(2)MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热,是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁;若用惰性电极电解MgCl2溶液,阴极氢离子得到电子生成氢气,水的电离平衡破坏,水电离生成氢氧根离子浓度增大,和镁离子形成氢氧化镁沉淀,合并写出阴极反应式为:2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;

故答案为:防止MgCl2水解生成Mg(OH)2;2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg(OH)2↓;

(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O,正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应,正极反应式H2O2+2H++2e-=2H2O;若起始电解质溶液pH=1,则pH=2时溶液中,氢离子浓度减小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L,依据反应方程式得到Mg2+离子浓度=0.045mol/L;Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当溶液pH=6时,c(OH-)=10-8mol/L,则Qc=c(Mg2+)×c2(OH-)=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18<Ksp[Mg(OH)2],说明无氢氧化镁沉淀生成;

故答案为:H2O2+2H++2e-=2H2O;0.045 mol•L-1;没有;

(4)硫代硫酸钠溶液呈碱性,选择碱式滴定管;硫代硫酸钠的物质的量为:0.30mol/L×0.018L=0.0054mol,根据关系式:B~BI3I2~3S2O32-,n(B)=n(S2O32-)=0.0018mol,

硼的质量为:11g/mol×0.0018mol=0.0198g,粗硼中硼的含量为:×100%=99%,

故答案为:碱式;99%.

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题型:简答题
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简答题

苯甲酸甲酯是一种重要的香料.其合成装置为:

①反应原理为:

②反应物和产物的部分数据资料如下表表示:

③实验步骤如下:

步骤一:在图甲所示装置中干燥的圆底烧瓶内加入12.20g苯甲醇和12.10g甲醇.边缓缓摇动边加入3mL浓硫酸,再加上几粒固体X,装上冷凝管,加热.

步骤二:取下如图甲所示装置中的冷却管,在烧瓶上安装如图乙所示的装置,利用热水溶加热烧瓶;一段时间后,冷却,将烧瓶中溶液倒入分瓶漏斗中,先用水洗涤,再用浓硫酸钠溶液洗涤即得粗苯甲酸甲酯.

步骤三:将粗苯甲酸甲酯重新加入如图乙所示装置中,收集一定温度下的馏分,即得纯净的甲苯酸甲酯,质量为8.84g.

回答下列问题:

(1)步骤一中加入固体X的作用是防止暴沸,x的名称是______

(2)图甲所示装置中仪器a的作用是______

(3)图乙所示装置中仪器C的名称是______,仪器D的名称是______

(4)步骤二中热水浴的目的是______,在分液漏斗中用水洗涤的目的是______,用浓硫酸钠溶液洗涤的目的是______

(5)步骤三中收集的馏分温度范围为______(填正确答案标号)

a、63℃-66℃b、197℃-198℃c、248℃-250℃d、>250℃

(6)本实验中苯甲酸甲酯的产率为______

正确答案

解:(1)步骤一中加入固体碎瓷片的作用是防止暴沸,故答案为:碎瓷片;

(2)有机物易挥发,图甲所示装置中仪器a的作用是冷凝回流,故答案为:冷凝回流;

(3)图乙所示装置中仪器C是冷凝管,仪器D是锥形瓶,

故答案为:冷凝管;锥形瓶;

(4)步骤二中热水浴的目的是控制温度,以蒸出产品;在分液漏斗中用水洗涤可以洗去易溶于水的甲醇;用浓硫酸钠溶液洗涤,洗去苯甲酸甲酯中过量的酸;故答案为:控制温度,以蒸出产品;洗去易溶于水的甲醇;洗去苯甲酸甲酯中过量的酸;

(5)操作2采取蒸馏的方法,将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离,由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分,故应控制温度199.6℃,

故答案为:b;

(6)12.20g苯甲酸的物质的量为=0.1mol;12.10g甲醇的物质的量为=0.378mol,甲醇过量,以苯甲酸为标准进行计算;

则:C7H6O2~C8H8O2

    122     136

   12.2g    x

所以,x=13.6g,则苯甲酸甲酯的产率为×100%=65%,

故答案为:65%.

解析

解:(1)步骤一中加入固体碎瓷片的作用是防止暴沸,故答案为:碎瓷片;

(2)有机物易挥发,图甲所示装置中仪器a的作用是冷凝回流,故答案为:冷凝回流;

(3)图乙所示装置中仪器C是冷凝管,仪器D是锥形瓶,

故答案为:冷凝管;锥形瓶;

(4)步骤二中热水浴的目的是控制温度,以蒸出产品;在分液漏斗中用水洗涤可以洗去易溶于水的甲醇;用浓硫酸钠溶液洗涤,洗去苯甲酸甲酯中过量的酸;故答案为:控制温度,以蒸出产品;洗去易溶于水的甲醇;洗去苯甲酸甲酯中过量的酸;

(5)操作2采取蒸馏的方法,将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离,由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分,故应控制温度199.6℃,

故答案为:b;

(6)12.20g苯甲酸的物质的量为=0.1mol;12.10g甲醇的物质的量为=0.378mol,甲醇过量,以苯甲酸为标准进行计算;

则:C7H6O2~C8H8O2

    122     136

   12.2g    x

所以,x=13.6g,则苯甲酸甲酯的产率为×100%=65%,

故答案为:65%.

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题型:简答题
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简答题

某盐卤矿抽出的废液中含有大量的K+、Cl-、Br-,及少量的Ca2+、Mg2+、SO42-.某研究性学习小组拟取该废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),他们设计了如下流程:

现有可供选择的a、b试剂:饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO32溶液、H2O2、KMnO4(H+)溶液、稀HNO3.请根据以上流程,回答相关问题:

(1)试剂a应选______,该反应在酸性环境中完成,其离子方程式为______

(2)操作①、②、③、④、⑤的名称依次为______(选填字母).

A.萃取、过滤、分液、过滤、蒸发结晶    B.萃取、分液、分液、过滤、蒸发结晶

C.分液、萃取、过滤、过滤、蒸发结晶    D.萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶

(3)操作⑤中用到的瓷质仪器名称是______

(4)选出除去无色液体I中Ca2+、Mg2+、SO42-离子所需的试剂,按滴加顺序依次为______(填化学式).

(5)调节pH的作用是______

正确答案

解:(1)废液中含有Br-,要转化为Br2,要加入氧化剂,不能引入新的杂质,所以试剂a是H2O2;在酸性条件下,H2O2与Br-反应生成溴单质和水,其离子方程式为:H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O,故答案为:H2O2;H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O;

(2)加入CCl4的目的是萃取;紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开,叫做分液;从含有溴的CCl4溶液中分离得到CCl4和液溴的操作,是将两种相互混溶的液体进行分离的操作,叫做蒸馏;操作④完成后得到固体A和无色液体I,分离固体和液体的操作是过滤;操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体,是蒸发结晶;所以操作①、②、③、④、⑤的名称依次为萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶;故答案为:D;

(3)操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体,是蒸发结晶,用蒸发皿,故答案为:蒸发皿;

(4)用KOH溶液与Ca2+、Mg2+反应生成Ca(OH)2、Mg(OH)2,除去Mg2+和大部分Ca2+,用BaCl2溶液与SO42-反应生成BaSO4而除去Ba2+,最后用饱和的K2CO3除去余下的少量Ca2+和后来加入的Ba2+,此处不能选用Na2CO3溶液,否则会引入新的Na+,K2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前,否则会引入Ba2+;所以所需的试剂按滴加顺序依次为:

BaCl2、KOH、K2CO3;由于加入的KOH、K2CO3是过量的,所以要调节PH除去多余的OH-、CO32-

故答案为:BaCl2、KOH、K2CO3;除去过量的OH-、CO32-

解析

解:(1)废液中含有Br-,要转化为Br2,要加入氧化剂,不能引入新的杂质,所以试剂a是H2O2;在酸性条件下,H2O2与Br-反应生成溴单质和水,其离子方程式为:H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O,故答案为:H2O2;H2O2+2Br-+2H+=Br2+2H2O;

(2)加入CCl4的目的是萃取;紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开,叫做分液;从含有溴的CCl4溶液中分离得到CCl4和液溴的操作,是将两种相互混溶的液体进行分离的操作,叫做蒸馏;操作④完成后得到固体A和无色液体I,分离固体和液体的操作是过滤;操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体,是蒸发结晶;所以操作①、②、③、④、⑤的名称依次为萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶;故答案为:D;

(3)操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体,是蒸发结晶,用蒸发皿,故答案为:蒸发皿;

(4)用KOH溶液与Ca2+、Mg2+反应生成Ca(OH)2、Mg(OH)2,除去Mg2+和大部分Ca2+,用BaCl2溶液与SO42-反应生成BaSO4而除去Ba2+,最后用饱和的K2CO3除去余下的少量Ca2+和后来加入的Ba2+,此处不能选用Na2CO3溶液,否则会引入新的Na+,K2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前,否则会引入Ba2+;所以所需的试剂按滴加顺序依次为:

BaCl2、KOH、K2CO3;由于加入的KOH、K2CO3是过量的,所以要调节PH除去多余的OH-、CO32-

故答案为:BaCl2、KOH、K2CO3;除去过量的OH-、CO32-

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