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题型:简答题
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简答题

过氧化尿素是一种新型漂白、消毒剂,漂白、消毒效果优于H2O2和过氧乙酸,某工业用过氧化尿素的部分参数列于下表。

 

合成过氧化尿素的流程及反应器的示意图如下:

    

请回答下列问题:

(1)写出合成过氧化尿素的化学方程式:                                   

(2)反应器里冷凝管中冷水从   (填“上”或“下”)口流入;反应器的加热方式是   

①直接加热;②水浴加热;③蒸气浴加热;④冰浴

(3)搅拌器选用的材料是玻璃而不是铁质或铝质材料的原因是                

(4)从母液中分离出H2O2和尿素,采用的是减压蒸发、冷却结晶的方法,其原因是         

(5)活性氧含量的高低直接决定产品的质量,合格产品中活性氧的含量≥16%(相当于其中含H2O234%)。为了确定所得产品合格与否,质检员称取干燥样品2.000g,溶解于水,在250mL容量瓶中定容,准确量取其中25.00mL溶液于锥形瓶中,加入1mL 6mol/LH2SO4,然后用0.1000mol/L KMnO4标准溶液滴定样品中的H2O2(KMnO4溶液不与尿素反应),至滴入最后一滴时,溶液显浅红色且半分钟内不褪色,三次滴定平均消耗KMnO4溶液6.000mL:

完成并配平下列化学方程式:

    MnO4    H2O2    H+    Mn2+    H2O+    

②KMnO4溶液应盛放在          滴定管中,若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失,会使测得的活性氧含量          (填“偏高”、“偏低”或“不变”);

③根据滴定结果确定产品质量       (填“合格”或“不合格”),活性氧的质量分数为                   

正确答案

(1)CO(NH2)2+H2O2=CO(NH2)2·H2O2(用可逆号也可)(2分)

(2)下,②(各1分,共2分)

(3)铁铝易被(过氧化氢)腐蚀,(2分)

(4)降低蒸馏温度,防止过氧化氢分解(2分,答上一个原因给1分。此题的评分要点是减压蒸发,冷却结晶回答与否不作为采分点。)

(5)①2 5 6 2 8 5O2(2分,只写上O2给1分) ②酸式 偏高(各1分,共2分)

③不合格,(2分)12%(2分)

试题分析:(1)根据过氧化尿素分子式即可写出化学方程式:CO(NH2)2+H2O2=CO(NH2)2·H2O2

(2)冷凝管起冷凝回流的作用,冷却水从下口进入,冷却效果好;根据CO(NH2)2·H2O2熔点75—85℃,所以采用的加热方式应用水浴加热,易于控制温度;

(3)过氧化氢具有弱酸性,可以和铁铝反应;

(4)从母液中分离出H2O2和尿素,采用的是减压蒸发、冷却结晶的方法,其原因是降低蒸馏温度,防止过氧化氢分解;

(5)①反应中MnO4是氧化剂,H2O2是还原剂,氧化产物是O2;依据元素化合价变化,锰元素化合价从+7价变化为+2价,过氧化氢中的氧元素化合价从-1价变化为0价,根据电子守恒配平写出离子方程式为:2MnO4+5H2O2+6H=2Mn2+8H2O+5O2,故答案为:2;5;6;2;8;5O2

②KMnO4溶液具有强氧化性,能将碱式滴定管下端的橡胶管氧化,所以不能用碱式滴定管量取,可以用酸式滴定管量取,若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失,依据反应的关系可知,测得标准液体积偏大,结果偏高,故答案为:偏高; 

③依据反应2MnO4+5H2O2+6H=2Mn2+8H2O+5O2

2MnO4 ~5H2O2

2         5

0.0060L×0.1000mol·L1   0.00150mol

250mL容量瓶中含过氧化氢0.0150mol;

过氧化氢质量分数= ×100%=25.5%

活性氧16%,相当于H2O234%,则活性氧质量分数==12%<16%,

故答案为:12%;根据滴定结果确定产品质量不合格;

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简答题

aF是一种重要的氟盐,主要用作农作物杀虫剂、木材防腐剂等。某课题组设计了以氟硅酸(H2SiF6)等物质为原料制取氟化钠,并得到副产品氯化铵的实验,其工艺流程如下:

已知:20 ℃时氯化铵的溶解度为37.2 g,氟化钠的溶解度为4 g,Na2SiF6微溶于水。

(1)操作Ⅱ是洗涤、干燥,其目的是                                        ,

操作Ⅲ和操作Ⅳ的名称依次是 (填写序号)。

a.过滤      b.加热蒸发     c.冷却结晶      d.洗涤

(2)上述流程中①的化学反应方程式:

  H2SiF6+  NH4HCO3  NH4F+   H2SiO3↓+  CO2↑+     

(3)流程①中NH4HCO3必须过量,其原因是                              

(4)若不考虑氟化钠的溶解,7.2 g氟硅酸理论上最多能生产     g氟化钠。

正确答案

(1)除去氟化钠表面的氯化氨杂质 bc

(2)1 6 6 1 6 3 H2O

(3)保证H2SiF6能全部反应,防止在加入NaCl时生成Na2SiF6沉淀

(4)12.6

从整个的流程图以及最后得到的产物来看,经①生成的气体是CO2,得到的沉淀是Si元素形成的沉淀。过滤后的滤液中存在F-、N,加入足量氯化钠后由于氟化钠的溶解度很小,而NaCl、NH4Cl溶解度都较大,所以会生成NaF沉淀;操作Ⅰ是过滤,得到NaF晶体和NH4Cl溶液,操作Ⅱ是洗涤,以除去NaF晶体表面的Cl-、N。NH4Cl溶解度较大,需要进行蒸发浓缩、冷却结晶而析出NH4Cl,然后可通过重结晶得到纯净的NH4Cl。在流程①中加入过量NH4HCO3是考虑让H2SiF6完全转化为NH4F,根据原子守恒:m(NaF)=×6×42 g· mol-1="12.6" g。

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简答题

某研究性学习小组为合成1丁醇,查阅资料得知一条合成路线:

CH3CHCH2+CO+H2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2OH;

CO的制备原理:HCOOHCO↑+H2O,并设计出原料气的制备装置(如图)。

请填写下列空白:

(1)实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2丙醇,从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯,写出化学反应方程式:              ,              。 

(2)若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中a和b的作用分别是      ,      。c和d中盛装的试剂分别是       ,      。若用以上装置制备H2,气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是        ;在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。

(3)制丙烯时,还产生少量SO2、CO2及水蒸气,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气体通过试剂的顺序是            (填序号)。

①饱和Na2SO3溶液;②酸性KMnO4溶液;③石灰水;④无水CuSO4;⑤品红溶液

(4)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,你认为应该采用的适宜反应条件是     。 

a.低温、高压、催化剂

b.适当的温度、高压、催化剂

c.常温、常压、催化剂

d.适当的温度、常压、催化剂

(5)正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的1丁醇粗品。为纯化1丁醇,该小组查阅文献得知:①R—CHO+NaHSO3(饱和)RCH(OH)SO3Na↓;②沸点:乙醚34℃,1丁醇 118℃,并设计出如下提纯路线:

粗品滤液有机层1丁醇、乙醚纯品

试剂1为     ,操作1为    ,操作2为    ,操作3为      

正确答案

(1)Zn+2HClZnCl2+H2

CH3CHCH2↑+H2O

(3)④⑤①②③(或④⑤①③②)

(4)b (5)饱和NaHSO3溶液 过滤 萃取 蒸馏

(1)实验室用锌粒和稀盐酸制备氢气;用2丙醇和浓硫酸共热,消去反应制备丙烯;(2)在题给装置中,a的作用是保持分液漏斗和烧瓶内的气压相等,以保证分液漏斗内的液体能顺利加入烧瓶中;b主要是起安全瓶的作用,以防止倒吸;c为除去CO中的酸性气体,选用NaOH溶液,d为除去CO中的H2O(g),试剂选用浓硫酸;若用题给装置制备H2,则不需要酒精灯,必须是反应容器和滴加盐酸的仪器,氢气用向下排空气法收集,注意导气管伸入底部;(3)检验丙烯和少量SO2、CO2及水蒸气组成的混合气体各成分时,应首先选④无水CuSO4检验水蒸气,然后用⑤品红溶液检验SO2,并用①饱和Na2SO3溶液除去SO2;然后用③石灰水检验CO2,用②酸性KMnO4溶液检验丙烯,应该先除尽SO2,因为丙烯和SO2都能使酸性KMnO4褪色;(4)题给合成正丁醛的反应为气体体积减小的放热反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,选b;(5)由操作1后得到“滤液”和信息①可知,试剂1应为NaHSO3饱和溶液,操作为过滤;加入乙醚时1丁醇易溶解于其中,故操作2为萃取分液;根据两种有机物沸点的不同,操作3应为蒸馏。

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简答题

苯甲酸常用于抗真菌及消毒防腐。实验室常用高锰酸钾氧化甲苯制备苯甲酸,其装置如图甲所示(加热、搅拌和仪器固定装置均已略去)。实验过程如下:

①将5.4 mL甲苯、100 mL水、几粒沸石加入250 mL三颈烧瓶中;

②装上冷凝管,加热至沸后分批加入16 g高锰酸钾,回流反应4 h;

③将反应混合物趁热减压过滤,并用热水洗涤滤渣,将洗涤液并入滤液中;

④滤液加入盐酸酸化后,抽滤(装置如图乙)、洗涤、干燥得苯甲酸粗产品。

在苯甲酸制备过程中发生反应:

(1)图甲冷凝管中冷水应从________(填“a”或“b”)管进入,图乙中仪器X的名称为________。

(2)实验中分批加入KMnO4的原因是_________________________。

(3)判断甲苯被氧化完全的实验现象是___________________________。

(4)抽滤操作与普通过滤相比,除了得到沉淀较干燥外,还有一个优点是__________________________________________________________。

(5)第一次过滤时,若溶液呈红色,可加入下列试剂处理________(填字母)。

(6)苯甲酸在不同温度下溶解度见下表:

 

洗涤苯甲酸晶体时应用________洗涤。

正确答案

(1)a 布氏漏斗

(2)控制氧化反应速率,防止发生暴沸

(3)甲苯层消失,回流液不再有明显的油珠

(4)过滤速度快

(5)C

(6)冷水

(1)无论冷凝管怎样放置,其冷凝或回流时,冷水一律从下进;X为布氏漏斗。(2)一次性加入KMnO4过多,会导致反应过于剧烈。(3)甲苯是不溶于水、密度比水小的有机物,其完全氧化时,回流液没有油珠。(4)抽滤速度快,效率高。(5)溶液呈红色,说明KMnO4过量,需加入还原剂处理,如NaHSO3。(6)温度越高,苯甲酸溶解度越大,用冷水洗涤可有效降低苯甲酸的溶解损失。

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偶氮苯是橙红色晶体,溶于乙醇,微溶于水,广泛应用于染料制造和橡胶工业,以硝基苯、镁粉和甲醇为原料制备偶氮苯的实验步骤如下:

步骤1:在反应器中加入一定量的硝基苯、甲醇和一小粒碘,装上冷凝管,加入少量镁粉,立即发生反应。

步骤2:等大部分镁粉反应完全后,再加入镁粉,反应继续进行,等镁粉完全反应后,加热回流30 min。

步骤3:将所得液体趁热倒入冰水中,并不断搅拌,用冰醋酸小心中和至pH为4~5,析出橙红色固体,过滤,用少量冰水洗涤。

步骤4:用95%的乙醇重结晶。

(1)步骤1中反应不需要加热就能剧烈进行,原因是________________。镁粉分两次加入而不是一次性全部加入的原因是___________________ _____________________________________________________。

(2)步骤3中析出固体用冰水洗涤的原因是________________。若要回收甲醇,实验所需的玻璃仪器除冷凝管、酒精灯、牛角管(应接管)和锥形瓶外还应有________________________________________________________________。

(3)取0.1 g偶氮苯,溶于5 mL左右的苯中,将溶液分成两等份,分别装于两个试管中,其中一个试管用黑纸包好放在阴暗处,另一个则放在阳光下照射。用毛细管各取上述两试管中的溶液点在距离滤纸条末端1 cm处,再将滤纸条末端浸入装有1∶3的苯环己烷溶液的容器中,实验操作及现象如下图所示:

①实验中分离物质所采用的方法是________法。

②由实验结果可知:________________;利用该方法可以提纯反式偶氮苯。

正确答案

(1)该反应是放热反应 防止反应过于剧烈

(2)减少偶氮苯的溶解 温度计、蒸馏烧瓶

(3)①层析(色层、色谱) ②光照条件下有杂质(顺式偶氮苯)生成

(1)不需加热就能剧烈进行的反应为放热反应;一次性加入镁粉会导致反应过于剧烈。(2)冰水可降低物质的溶解度;回收甲醇的方法是蒸馏法。(3)实验利用的是物质析出的速率不同进行分离;由最后一图知,光照条件下既有反式又有顺式偶氮苯,而未光照时只有反式偶氮苯,故顺式偶氮苯是生成的杂质。

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