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简答题

三苯甲醇()是一种重要的化工原料和医药中间体,实验室合成三苯甲醇其合成流程如图1所示,装置如图2所示。

已知:(Ⅰ)格氏试剂容易水解,

 (碱式溴化镁);

(Ⅱ)相关物质的物理性质如下:

 

(Ⅲ)三苯甲醇的分子量是260,纯净固体有机物一般都有固定熔点。

请回答以下问题:

(1)图2中玻璃仪器B的名称:        ;装有无水CaCl2的仪器A的作用是            

(2)图2中滴加液体未用普通分液漏斗而用滴液漏斗的作用是            ;制取格氏试剂时要保持微沸,可以采用          (方式)加热,优点是                           

(3)制得的三苯甲醇粗产品中,含有乙醚、溴苯、苯甲酸乙酯等有机物和碱式溴化镁等杂质,可以设计如下提纯方案,请填写如下空白:

其中,①操作为:            ;洗涤液最好选用:        (从选项中选);

A、水           B、乙醚            C、乙醇        D、苯

检验产品已经洗涤干净的操作为:                                   

(4)纯度测定:称取2.60g产品,配成乙醚溶液,加入足量金属钠(乙醚与钠不会反应),充分反应后,测得生成气体体积为100.80ml标准状况)。产品中三苯甲醇质量分数为     (保留两位有效数字)。

正确答案

(1)冷凝管(1分),防止空气中水蒸气进入装置,使格氏试剂水解 (1分);

平衡压强,便于漏斗内试剂滴下(2分);水浴 (1分)  受热均匀,

温度易于控制(1分);

(3)蒸馏或分馏(2分);A(2分);取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无沉淀生成,则已洗涤干净 (或“滴加酚酞试液,洗涤液未变色”等)。(2分)

(4)90% (2分)

试题分析:(1)读图2可得,玻璃仪器B是冷凝管;因为格林试剂容易水解,无水氯化钙是中性干燥剂,主要是防止空气中水蒸气进入装置, 防止格林试剂水解,导致三本甲醇的产量降低;

(2)滴液漏斗具有特殊的结构,使三颈瓶内的压强与漏斗内的压强相等,使所加液体能顺利滴入三颈瓶中;由于水的沸点为100℃,水浴可以控制加热的温度不超过100℃,且可以使反应均匀受热 ,温度易于控制;

(3)根据表中给出的物理性质数据,三苯甲醇、乙醚、溴苯、苯甲酸乙酯是互溶液体混合物,但各组成成分的沸点相差较大,因此粗产品分离的方法是蒸馏或分馏,则操作①是蒸馏或分馏,目的是除去乙醚、溴苯、苯甲酸乙酯等杂质;由于碱式溴化镁能溶于水,不溶于醇、醚等有机溶剂,则操作②的目的是除去碱式溴化镁;由于三苯甲醇不溶于水,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,因此洗涤液最好选择水,不能选择乙醚、乙醇、苯等有机溶液,防止又引入乙醚、乙醇、苯等新的杂质;多余的水可以用无水氯化钙等干燥剂除去,再次蒸馏即可得到纯净的三本甲醇;由于合成流程图中加入氯化铵饱和溶液,沉淀的主要成分是碱式溴化镁, 沉淀具有吸附可溶性离子的性质,则沉淀表面可能吸附着氯离子或铵根离子,根据氯离子的性质可以设计实验方案检验沉淀是否洗涤干净,即取最后一次洗出液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,则已经洗涤干净;

(4)由于氢气的体积=100.80mL=0.1008L,标准状况下气体摩尔体积为22.4L·mol-1,n=V/Vm,则氢气的物质的量=0.1008L÷22.4L·mol-1;由于三苯甲醇只含有1个羟基,由于2mol羟基与2molNa发生置换反应,生成1molH2,则1mol三苯甲醇与足量Na反应最多放出0.5mol H2,即三苯甲醇的物质的量是氢气的2倍,则三苯甲醇的物质的量为0.1008L÷22.4L·mol-1×2;由于三苯甲醇的分子式为C19H16O,相对分子质量为260,m=noM,则产品中三苯甲醇的质量为0.1008L÷22.4L·mol-1×2×260g·mol-1=2.34g,由于产品的质量为2.60g,则产品中三苯甲醇的质量分数为2.34g÷2.60g×100%=90%。

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某工厂废液中含有苯酚、乙酸苯酚酌,实验小组对该废液进行探究,设计如下方案:

己知熔点:乙酸16.6℃、苯酚43℃。沸点:乙酸118℃、苯酚182℃。

(1)写出②的反应化学方程式                                           

(2)②中分离B的操作名称是                        

(3)现对物质C的性质进行实验探究,请你帮助实验小组按要求完成实验过程记录,在答题卡上填写出实验操作、预期现象和现象解释。

限选试剂:蒸馏水、稀HNO3、2moL·L-1 NaOH、0.1 mol•L-1 KSCN、酸性KMnO4溶液、FeCl3溶液、饱和浪水、紫色石蕊试液。

 

(4)称取一定量的C试样,用水溶解后全部转移至1000mL容量瓶中定容。取此溶液  25.00mL,加入KBrO3浓度为0.01667 moL·L-1的KBrO3+KBr标准溶液30.00mL,酸化并放置。待反应完全后,加入过量的KI,再用0.1100 mol•L-1Na2S2O3标准溶液滴成的I2,耗去Na2S2O3标准溶液11.80mL。则试样中C物质的量的计算表达式为:                           

(部分反应离子方程式:BrO3+5Br+6H+=3Br2+3H2O、I2+2S2O32=2I+S4O62

正确答案

(17分)

(1) + CO2 + H2O   + NaHCO3   (3分)

(2)分液  (3分)

(3)(共8分,合理即给分)

 

(4)(0.01667×30.00×103—0.1100×11.80×103× mol

×(0.01667×30.00×103×3—0.1100×11.80×103× mol

(3分,单位、有效数字错漏各扣1分,合理即给分)

试题分析:(1)苯酚与NaOH发生中和反应,得到苯酚钠和水,乙酸苯酚酯与NaOH溶液发生水解反应或取代反应,生成乙酸钠、苯酚钠和水,由此推断A的主要成分是苯酚钠和乙酸钠、水,由于酸性:乙酸>碳酸>苯酚>碳酸氢根离子,则通入二氧化碳气体时发生的反应为苯酚钠与二氧化碳、水发生复分解反应,生成苯酚和碳酸氢钠;(2)由于苯酚的沸点为182℃,根据B变为C的条件推断③为蒸馏,则B为液态有机相,而D为水相,因此推断②为分液;C为苯酚,D为乙酸钠、碳酸氢钠和水;(3)苯酚在常温下溶解度较小,与NaOH溶液混合能发生中和反应,生成苯酚钠和水;与饱和溴水能发生取代反应,生成白色的三溴苯酚沉淀和氢溴酸;遇氯化铁溶液显紫色;根据上述性质可以设计如下实验方案,步骤1:取少量C放入a试管,加入少量蒸馏水,振荡,出现白色浑浊,说明常温下苯酚在水中的溶解度较小;步骤2:取少量C的稀溶液分装b、c两支试管,往b试管中滴入1-2滴或少量饱和溴水,产生白色沉淀,说明苯酚与溴发生取代反应生成三溴苯酚白色沉淀;步骤3:往c试管滴入几滴FeCl3溶液,振荡,溶液变为紫色,说明C与加入试剂发生显色反应;(4)由于n=c•V,则KBrO3的物质的量为0.01667mol/L×30.00×103L=0.01667×30.00×103 mol;由于BrO3+5Br+6H+=3Br2+3H2O中各物质的系数之比等于物质的量之比,则该反应生成的Br2的物质的量为0.01667×30.00×103 ×3mol;设25.00mL试样中C或苯酚物质的量为xmol,由于1mol苯酚与3molBr2与发生取代反应,生成三溴苯酚和溴化氢,则xmol苯酚与3xmol Br2与发生取代反应,所以剩余的Br2的物质的量为(0.01667×30.00×103 ×3—3x)mol;由于Br2+2KI=2KBr+I2中各物质的系数之比等于物质的量之比,则加入过量KI时生成的I2的物质的量为(0.01667×30.00×103 ×3—3x)mol;由于n=c•V,则Na2S2O3的物质的量为0.1100mol/L×11.80×103L=0.1100×11.80×103 mol;由于I2+2S2O32=2I+S4O62中各物质的系数之比等于物质的量之比,则(0.01667×30.00×103 ×3—3x) ×2=0.1100×11.80×103,解得:x=0.01667×30.00×103—0.1100×11.80×103×1/6;由于1000mL容量瓶只能配制1000mL溶液,则25.00mL溶液来自1000mL,因此1000mL溶液中苯酚的物质的量为(0.01667×30.00×103—0.1100×11.80×103×1/6)mol×1000mL/25.00mL。

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简答题

某化学学习小组在实验室中探究铁钉与热浓硫酸的反应。其探究流程如图所示:

(1)从实验安全的角度考虑,应先向烧杯中加入______(填“甲”或“乙”)。

(2)根据加入的反应物的量,实验需要选取的烧杯的规格为________(填字母序号)。

a.50 mL        b.100 mL         c.500 mL      d.1 000 mL

(3)上述流程图中从“静置”后的混合物中得到上清液B不能采用过滤的操作方法,其原因是__________________________________。

由于铁钉生锈,上清液B中可能既含Fe3,又含Fe2,要检验上清液B中有无Fe2,应加入的试剂是________(填字母序号)。

a.KSCN溶液和氯水

b.铁粉和KSCN溶液

c.NaOH溶液

d.酸性KMnO4溶液

(4)气体A的主要成分是SO2,还可能含有H2和CO2。流程图中“加热”时可能生成CO2的原因是________________(用化学方程式表示)。

利用下列仪器可以同时检验气体A中是否含有H2和CO2(其中的夹持仪器、橡胶管和加热装置已经略去),则仪器的连接顺序是________(填仪器的字母代号),装置A的作用是____________________________,装置B中试剂X的化学式是________。

      A      B       C      D        E       F

正确答案

(1)甲 (2)b

(3)浓硫酸会使滤纸炭化,从而使过滤失败 d

(4)C+2H2SO4(浓)2SO2↑+CO2↑+2H2O

A—C—B—E—F—D(或A—C—B—E—F—D—E,) 除去气体A中的SO2 Ca(OH)2或Ba(OH)2

(1)倾斜烧杯,加入铁钉后,沿烧杯内壁缓缓注入浓硫酸。如果先加入浓硫酸,再加铁钉,则容易溅起浓硫酸伤人。(2)浓硫酸为30 mL,已经超过规格为50 mL烧杯容量的1/3,加热时,浓硫酸容易溅出,而500 mL和1 000 mL烧杯容量较大,浓硫酸不能完全没及加入的铁钉,故应选取100 mL烧杯。(3)因为反应后的溶液仍为浓度较高的硫酸,用滤纸过滤,会导致滤纸炭化,从而使过滤失败;检验是否含有Fe2,可利用其还原性,即加入酸性高锰酸钾溶液,观察溶液的紫色是否褪去。若选择a,无论是否含有Fe2,溶液都会变为红色,因为溶液中已含有Fe3;若选择b,则只能检验是

否含有Fe3,先加入KSCN溶液,溶液变为红色,再加入铁粉,红色褪去;若选择c,即使含有Fe2,生成的Fe(OH)3沉淀颜色较深,会掩盖Fe(OH)2沉淀的颜色,并且生成的Fe(OH)2沉淀也会迅速转化为红棕色的Fe(OH)3沉淀。(4)铁钉为碳和铁的合金,还可能发生C和浓硫酸的反应。检验CO2利用澄清石灰水或Ba(OH)2溶液,检验H2利用CuO和无水CuSO4粉末,由于SO2会对CO2的检验造成干扰,因此检验前要先除去SO2

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Ⅰ.(1)某兴趣小组甲设计了以下装置和方法测定空气中SO2含量。你认为可行的操作是             (填序号)

 

(2)兴趣小组乙取336mL(标准状况)某由SO2和N2组成的混合气体Y,将其通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为              

Ⅱ某化学兴趣小组丙为探究Fe3+是否能氧化SO2,设计了如下实验装置。

(1)如上图连接好装置。实验前应进行         操作 

(2)观察到装置C中产生了白色沉淀,同学们提出了以下猜想(每个猜想只考虑一种物质的氧化性)。

猜想1:                              

猜想2:SO2被Fe3+氧化了;     

猜想3:SO2被NO3氧化了

(3)甲同学认为猜想1正确,并利用上述装置A进行了排除干扰的探究实验。

(4)乙同学认为猜想2正确,则装置C中反应的离子方程式是                  

(5)丙同学认为猜想3正确,他利用甲同学的实验装置,设计实验验证猜想。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:NaNO3溶液、KSCN溶液、FeCl3溶液、BaCl2溶液、

 

Fe(NO3)3溶液

正确答案

Ⅰ(1)B             (2)66.7%

Ⅱ(1)检查装置的气密性        (2)空气与SO2进入H2O中,生成了H2SO4

(4)SO2 + 2Fe3+ + Ba2+ + 2H2O=BaSO4↓+ 2Fe2+ + 4H+  

(5)

 

试题分析:Ⅰ.(1)A中通入二氧化硫气体不会生成沉淀,故错误。B中二氧化硫和高锰酸钾反应生成了硫酸根,紫色褪色,可以检测,正确;空气中含有二氧化碳也会与碱石灰反应,错误;(2)兴趣小组乙取336mL(标准状况)某由SO2和N2组成的混合气体Y,将其通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为SO2具有还原性,通入足量溴水中,发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,离子方程式的书写,将产物中的氢溴酸和硫酸拆成离子,所以离子方程式为SO2+Br2+2H2O═2Br-+SO42-+4H+,生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀,可以先洗涤然后再过滤来获得纯净的硫酸钡沉淀,则n(混合气体)=0.336L/22.4=0.015mol,

则 SO2的体积分数:0.01/0.015=66.7%。(1)如上图连接好装置。实验前应进行查装置的气密性 操作。

(2)根据可会把SO2氧化为正6价的硫,还有可能是空气中的氧气,故猜想1: 空气与SO2进入H2O中,生成了H2SO4

(3)甲同学认为猜想1正确,并利用上述装置A进行了排除干扰的探究实验。

(4)根据氧化还原反应原理,由于三价铁离子有强氧化性能把二氧化硫转化为硫酸根离子,则装置C中反应的离子方程式是SO2 + 2Fe3+ + Ba2+ + 2H2O=BaSO4↓+ 2Fe2+ + 4H+

(5)只要把三价铁离子不要引入这样就会避免干扰就行,故可选实验试剂:NaNO3溶液BaCl2溶液进行实验,将装置C中的溶液换为NaNO3和BaCl2的混合溶液,然后打开分液漏斗活塞进行反应。反应一段时间后,若C中出现白色沉淀,则证明猜想3正确。

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填空题

过氧化钙可以用于改善地表水质,处理含重金属粒子废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下:

已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水,加热至350 ℃左右开始分解放出氧气。

(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是                             

(2)检验“水洗”是否合格的方法是                                        

(3)沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右,其可能原因是(写出两种):

                                                                 ;

                                                                  

(4)测定产品中CaO2的含量的实验步骤:

第一步:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 mol·L-1的H2SO4溶液,充分反应。

第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。

第三步:逐滴加入浓度为c mol·L-1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液V mL。

【已知:I2+2S2O32-=2I+S4O62-

①CaO2的质量分数为           (用字母表示);

②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能       (填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是                                             

正确答案

(1)CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl

(2)可取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀

(3)①温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率

②温度低有利于晶体的析出

(4)①  ②偏高   ③滴速太慢,S2O32-(或I-)在滴定过程中被氧气氧化

试题分析:(1)由流程可知,反应物为氯化钙、双氧水、氨气和水,生成为CaO2·8H2O和氯化铵,反应的化学方程式为:CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl;

(2)验“水洗”是否合格的方法是:取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀;

(3)由于双氧水受热易分解,所以温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率;另一方面该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2·8H2O产率。

(4)①CaO2具有氧化性,能被碘化钾氧化生成单质碘,方程式为CaO2+2KI+2H2SO4=CaSO4+K2SO4+I2+2H2O。所以根据方程式可知CaO2~2Na2S2O3,因此CaO2的物质的量是0.0005cVmol,所以CaO2的质量分数为

②如果滴速过慢,而空气中的氧气在酸性条件下也可以把KI氧化为I2,使消耗的Na2S2O3增多,从而使测得的CaO2的质量分数偏高。

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