- 离子的检验
- 共4052题
乙酰乙酸乙酯（CH3COCH2COOC2H5）是一种不溶于水的液体，熔点：-45 °C，沸点：180.8℃，它是有机合成中常用的原料。在实验室，它可以由乙酸乙酯在乙醇钠的催化作用下缩合而制得，反应式为：2CH3COOC2H5 
阅读下面关于乙酰乙酸乙酯制备的实验过程，并回答有关问题。
（1）将适量干净的金属钠放入烧瓶中，为了得到小米状的钠珠，需将钠熔化，为了防止钠的氧化，熔化时需在钠上覆盖一层有机液体，下表是钠和一些常用有机液体的物理性质：
最好选用 来熔化钠。是否能用四氯化碳？ （填“是”或“否”）理由是 。
（2）将烧瓶中的有机液体小心倾出，迅速加入适量乙酸乙酯，装上带有一根长玻璃导管的单孔胶塞，并在导管上端接一个干燥管。缓缓加热，保持瓶中混合液微沸状态。在实验中，使用烧瓶必须干燥，原料乙酸乙酯必须无水，原因是 。烧瓶配上长导管的作用是 ，导管上端接一干燥管的目的是 。
（3）步骤⑥为向混合溶液中加入饱和食盐水，其目的是 ，写出步骤⑦实验操作的主要仪器 （填最主要一种）。
粗产品（含乙酸乙酯和少量水及乙酸等）经过几步操作，最后成为纯品。
（4）向分离出的乙酰乙酸乙酯粗产品中加无水硫酸钠固体的作用是 。
（5）精馏乙酰乙酸乙酯时需要减压蒸馏，装置如图所示。冷凝管的进出水方向应 口进， 口出。毛细管的作用是 。
正确答案
（1）对二甲苯 （1分）否（1分） 四氯化碳的沸点比钠的熔点低。（2分）（说明：填“钠浮在四氯化碳上面易被空气氧化”只能得1分）
（2）有水则钠和水反应生成NaOH，使乙酸乙酯水解 ，（2分） 导气及冷凝回流， （1分） 防止空气中的水蒸气进入烧瓶 。（1分）
（3）使乙酰乙酸乙酯分层析出（分层）；（1分）（注：NaCl作用有增加溶液密度，降低酯溶解度等作用，使酯更易分层析出）分液漏斗 。（1分）
（4）干燥水分 。（1分）
（5）b ，a 。（1分，说明：两空共1分，均正确才给分）平衡压强、提供汽化中心、防暴沸。（2分，说明：任意答出一点即给满分）
试题分析：（1）为了防止钠的氧化，熔化时需在钠上覆盖一层有机液体，则有机物的密度应比Na的小，并且沸点比Na的熔点高才符合，由于苯的沸点和钠的熔点相差较小，应用对二甲苯；故答案为：对二甲苯；否；四氯化碳的沸点比钠的熔点低；
（2）因钠易与水反应，生成NaOH，使乙酸乙酯水解，则原料乙酸乙酯必须无水，烧瓶配上长导管可起到与空气充分热交换的作用，使蒸汽充分冷凝，实验必须在无水的环境中进行，可在导管上端接一干燥管，故答案为：有水则钠和水反应生成NaOH，使乙酸乙酯水解；导气及冷凝回流；防止空气中的水蒸气进入烧瓶；
（3）乙酰乙酸乙酯难溶于饱和食盐水，可使生成的有机物分层，可用分液漏斗分离；故答案为：使乙酰乙酸乙酯分层析出（分层）；分液漏斗；
（4）无水硫酸钠固体具有吸水的作用，故答案为：干燥水分；
（5）蒸馏时，应从冷凝管的下口进水，上口出水，可使冷水充满冷凝管，起到充分冷凝的作用，毛细管的起到平衡压强、提供汽化中心、防暴沸的作用，故答案为：b，a；平衡压强、提供汽化中心、防暴沸；
苯乙醚是一种无色油状液体，熔点－30 ℃，沸点 172 ℃，不溶于水，易溶于醇和醚，广泛用于有机合成中间体及制造医药、染料等。实验合成的原理为：
主要实验步骤如下：
(Ⅰ)合成：在烧瓶中(装置如图)加入7.53 g苯酚、3.92 g NaOH和4 mL水，开动搅拌器，使固体全部溶解，加热反应器控制温度80～90 ℃之间，并用滴液漏斗慢慢滴加8.59 mL溴乙烷(沸点38.4 ℃)，大约40 min滴加完毕，继续搅拌1 h，冷却至室温。
(Ⅱ)分离与提纯。
①加入适量的水(10～15 mL)使固体完全溶解，将液体转入分液漏斗中，分出水相；
②水相用8 mL乙醚萃取一次，与有机相合并；
③有机相用等体积饱和食盐水洗两次，分出水相，再将水相用6 mL乙醚萃取一次，与有机相合并；
④有机相用无水氯化钙干燥；
⑤先用水浴蒸出乙醚，然后常压蒸馏，收集148 ℃稳定的馏分得苯乙醚；
⑥称量产品质量3.69 g。
回答下列问题：
(1)用图示的滴液漏斗代替普通漏斗滴液，其优点是_______________________。
(2)合成时，开动搅拌器的目的是_______________________________。
(3)控制温度80～90 ℃可采用的方法是________________，两次用乙醚萃取的目的是________________________________________________________。
(4)蒸馏时最后温度稳定在148 ℃左右，其原因是_________________
_______________________________________________________。
(5)本次产率为12.4%，产率偏低的原因可能有__________________________
______________________________________________。
正确答案
(1)使三颈烧瓶内压强与漏斗中的压强相等，便于液体顺利滴下 (2)加快溶解速率 (3)80～90 ℃的水浴加热 将溶解在水相中的苯乙醚萃取到乙醚层中，减少损失 (4)可能混杂了水、苯酚、溴乙烷等杂质，降低了沸点
(5)①刚开始时滴液时控制的速率不当，溴乙烷呈气态，导致反应不完全；②分液时，油层在下层，水相在上层，难以分离，损失较多
(1)这是一种恒压漏斗，有利于液体顺利滴出。(2)搅拌的目的是加快溶解或反应速率。(3)100 ℃以下均匀加热的方式是水浴加热；多次萃取的目的是减少损失。(4)杂质增多，沸点降低。(5)要从反应物损失、没充分反应、发生副反应及后续操作中出现的失误等进行分析并回答。
硝基苯是重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体，还可做有机溶剂。制备硝基苯的过程如下：①配制混酸：组装如下图反应装置。
取100 mL烧杯，用20 mL浓硫酸与浓硝酸18 mL配制混和酸，加入漏斗中。把18 mL苯加入三颈烧瓶中。
②向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀。
③在50-60℃下发生反应，直至反应结束。
④除去混和酸后，粗产品依次用蒸馏水和10%Na2CO3溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知（1）
（2）可能用到的有关数据列表如下
请回答下列问题：
（1）配置混酸应先在烧杯中先加入 。
（2）恒压滴液漏斗的优点是 。
（3）实验装置中长玻璃管可用 代替（填仪器名称）。
（4）反应结束后产品在液体的 层（填“上”或者“下”），分离混酸和产品的操作方法为 。
（5）用10%Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时，怎样验证液体已洗净? 。
（6）为了得到更纯净的硝基苯，还须先向液体中加入 除去水，然后蒸馏，
正确答案
（1）浓硝酸
（2）可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下
（3）冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）
（4）上 分液
（5）取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，无沉淀生成，说明已洗净。
（6） 氯化钙
试题分析：（1）由于浓硫酸的密度比浓硝酸的大，当浓硫酸遇水时放出大量的热，所以配置混酸应将浓硫酸加入到浓硝酸中，也就是先在烧杯中先加入浓硝酸。（2）由于在反应的过程中不断加热，会产生大量的气体，这对于液体的加入很不利。若采用恒压滴液漏斗滴加，可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下。（3）在实验的过程中苯、硝酸会因为加热而气化，导致物质的浪费与环境污染，所以在装置中长玻璃管可以起到冷凝、降温使物质回流的作用。因此可用冷凝管等冷凝装置代替。（4）反应结束后产生的硝基苯、1,3-二硝基苯都不溶解于水的液体，密度比酸的混合溶液小。所以反应结束后产品在液体的上层，分离互不相溶的两层液体的方法是分液。（5）对于得到的粗产品依次用蒸馏水和10%Na2CO3溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。如果洗涤干净，则洗涤液中不含有CO32-。所以检验液体已洗净的方法是取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，若无沉淀生成，说明已洗净。（6）为了得到更纯净的硝基苯，使之不含有水，可以先向液体中加入有吸水干燥作用的无水CaCl2，除去水，然后蒸馏。就得到了产品。
未来生活中金属钛的运用越来越广泛，如可在催化剂TiO2作用下，先用NaClO将CN－(毒性很强)氧化成CNO－，再在酸性条件下继续被NaClO氧化成N2和CO2。环保工作人员在密闭系统中用下图装置进行实验，以证明处理方法的有效性，并通过测定二氧化碳的量确定CN－被处理的百分率。
将浓缩后含CN－离子的污水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（其中CN－的浓度为0.05mol·L－1）倒入甲中，塞上橡皮塞，一段时间后，打开橡皮塞和活塞，使溶液全部放入乙中，关闭活塞。回答下列问题：
（1）乙中反应的离子方程式为__________________________________。
（2）乙中生成的气体除N2和CO2外，还有HCl及副产物Cl2等，上述实验是通过测定二氧化碳的量来确定对CN－的处理效果。则丙中加入的除杂试剂是______（填字母）。
a．饱和食盐水 b．饱和NaHCO3溶液 c．浓NaOH溶液 d．浓硫酸
（3）丁在实验中的作用是____________________________，装有碱石灰的干燥管的作用是____________________________。
（4）戊中盛有含Ca(OH)20.02mol的石灰水，若实验中戊中共生成0.82 g沉淀，则该实验中测得CN－被处理的百分率等于________，请说明该测得值与实际处理的百分率相比偏高还是偏低_________？简要说明可能的原因________________________________________________________。
（5）请提出一个能提高准确度的建议（要有可操作性，不宜使操作变得过于复杂）
_________________________________________________________________________
正确答案
（1）CN－+ClO－=CNO－+Cl－ 2CNO－+2H+ +3ClO－=N2↑+2CO2↑+3Cl－+H2O
（2）a
（3）去除Cl2 防止空气中CO2进入戊中影响测定准确度
（4）82% ①装置乙、丙、丁中可能滞留有CO2；②CO2产生的速度较快未与戊中的澄清石灰水充分反应；③Cl2、HCl在丙、丁中未吸收完全。(三点中任意答两点即可，每答对一点给1分，共2分)
（5）建议一：不将甲中溶液一次全部加入乙中，改为分次加入，控制CO2的产生速度；
建议二：乙中瓶塞改为三孔塞，增加的那个孔中插入一根导管到液面以下，反应结束后缓缓通入除去CO2的空气，使装置中滞留的CO2尽可能多的与Ca(OH)2反应。
建议三：将戊中澄清石灰水改为浓度较大的NaOH溶液，反应结束后向戊中加入足量CaCl2后测沉淀质量。等等(三点中任意答一点即可)
试题分析：（1）CN-与ClO-生成CNO-和Cl-。CNO-与ClO-酸性条件下生成N2、CO2、Cl-和H2O。
（2）除氯化氢气体不能用饱和碳酸氢钠溶液，因氯化氢与碳酸氢钠生成二氧化碳气体，增加了二氧化碳的量；不能用氢氧化钠溶液，因氢氧化钠溶液也能吸收二氧化碳气体；浓硫酸不能吸收氯化氢气体。a正确。
（3）灼热的铜网可除去氯气。澄清石灰水吸收二氧化碳气体，碱石灰吸收空气中的二氧化碳气体。
（4）由CN-~CNO-~CO2~CaCO3得n(CN-)=0.0082mol，混合溶液中CN-为0.01mol，所以CN-处理百分率为0.82。结果偏低的原因可能是二氧化碳气体残留在系统中没有完全反应、二氧化碳气体产生速率快，来不及与澄清石灰水完全反应、澄清石灰水与氯化氢或氯气发生了反应等。
（5）建议一：将甲中溶液缓慢滴加入乙中，控制二氧化碳气体产生的速率；建议二：将乙中增加一导管，实验结束后从左端鼓入不含二氧化碳气体的空气，使系统中二氧化碳气体完全被澄清石灰水吸收。建议三：将澄清石灰水改为NaOH溶液，反应结束后向戊中加入足量CaCl2后测沉淀质量等。
二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下:
（1）洗涤滤渣A的目的是为了除去____________（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是_________________________________________________________。
（2）第②步反应的离子方程式是______________________________________，滤渣B的主要成分是___________________。
（3）萃取是分离稀土元素的常用方法，已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP______________（填“能”或“不能”）与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有_______________、烧杯、玻璃棒、量筒等。
（4）取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol·L－1 FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3＋），消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质量分数为___________（结果保留两位有效数字）。
正确答案
(1) (共4分) Fe3＋(1分) 取最后一次洗涤液(1分)，加入KSCN溶液(1分)，若不出现红色，则已洗净(1分)；反之，未洗净(其他合理答案均可)
(2) (共4分) 2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O(3分) （配平错扣2分、没有↑扣1分） SiO2(1分) (3)不能 分液漏斗(各2分) (4)97%或0.97( 4分)
试题分析：（1）废玻璃粉末中含有的二氧化铈和二氧化硅都是难溶于酸的，加入稀盐酸目的是溶解氧化铁等杂质，所以得到的滤渣主要是SiO2、CeO2 ，对滤渣进行洗涤就是要洗去残留的可溶性的Fe3＋ 杂质，所以检验该离子是否洗净，应该取最后一次洗涤液，加入KSCN试剂，若不出现血红色现象，则证明已经洗涤干净，否则未洗净。
（2）滤渣A中的二氧化铈的Ce为+4价，而加入稀硫酸和H2O2后，固体CeO2 被溶解，且被还原为了+3价的Ce3+ ，所以可以看出加入的双氧水作还原剂，在性条件下发生氧化还原反应，方程式为：2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O，所以得到的滤渣B是SiO2。
（3）化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，所以该萃取剂必须与水互不相容，在萃取分液操作中比需要用到分液漏斗。
（4）Ce(OH)4产品在用硫酸溶解后生成了Ce4＋ ，所以用还原剂滴定该溶液，Ce4＋ 变成了Ce3＋ ，而Fe2+ 被氧化成了Fe3+ ，所以根据电子的是守恒计算，n(Ce(OH)4)=n(FeSO4)="cV=0.100" 0 mol·L－1×25.00 ×10－3 L=0.0025mol，所以Ce(OH)4的质量分数W=nM/m样品×100%=0.0025mol×208g/mol / 0.536g=97%。（要注意保留两位有效数字）。
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