题目内容
【题目】环己酮是重要的化工原料,也是重要的工业溶剂。实验室制备环己酮的原理、有关数据及装置示意图如下:
反应原理:
反应放热,温度过高或者重铬酸钠过量会进一步氧化.
主要物料及产物的物理参数:
名称 | 溶解度 | 密度 | 熔点℃ | 沸点℃ | 溶解度 | |
水 | 乙醚 | |||||
环己醇 | 无色,有刺激性气味 | 0.9624 | 25.93 | 161.5 | 5.67g/100mL |
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环己酮 | 无色,有枣激性气味 | 0.9478 | —— | 155.7 | 2.4g/100mL |
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实验装置:
实验步骤:
①投料:在100mL三颈烧瓶中加入20mL水,慢慢加入5mL浓硫酸摇动,振荡下缓慢加入5mL(4.8g,0.048mol)环己醇,并将混合液温度降至30℃以下。将5g(0.019mol)重铬酸钠溶于水得橙红色溶液备用.
②反应:将约1/5的重铬酸钠溶液加入三颈烧瓶中,充分搅拌使之混合均匀。冷水浴冷却,控制反应温度在55-60℃。待橙红色消失后,再将剩余的重铬酸钠溶液分四次加入到三颈烧瓶中，当温度自动下降时,加入4mL甲醇使反应液完全变成墨绿色(三价铬);
③蒸馏:在反应瓶中加入30mL水,并改为蒸馏装置,收集90-99℃之间的馏分(环己酮与水的共沸物)至无油珠为止;
④萃取、干燥:将馏出液用食盐饱和后转入分液漏斗中,分出有机层。水层用8mL乙醚提取一次,将乙醚提取液和有机层合并,用无水硫酸镁干燥;5.蒸馏,收集环己酮产品2.6g。
请回答下列问题：
（1）装置A的名称是
（2）完成并配平反应方程式:
_____
+_____Na2Cr2O7+____H2SO4→____
+____Na2SO4+____Cr2(SO4)3+___H2O___________
（3）反应过程中加入甲醇后有无色气体生成。加入甲醇的作用是______,请用离子方程式表示反应原理________.
（4）步骤4向馏出液加入食盐的目的是_________,将乙醚提取液和有机层合并的原因是_________.
【答案】分液漏斗 3 
+1Na2Cr2O7+4H2SO4→3
+1Na2SO4+1Cr2(SO4)3+7H2O(3 1 4 3 1 1 7) 将过量的重铬酸钠还原,防止环己酮继续被氧化 CH3OH+Cr2O72-+8H+=CO2↑+2Cr3++6H2O 用盐析原理,减少环己酮在水中的溶解度,有利于分层 减少环己酮在水中溶解造成的损失
【解析】
考查实验方案设计与评价，（1）根据仪器的特点，仪器A的名称为分液漏斗；（2）反应方程式可以写成C6H12O＋Na2Cr2O7＋H2SO4→C6H10O＋Na2SO4＋Cr2(SO4)3＋H2O，有机物中O化合价显－2价，H显＋1价，整个化合价代数和为0，确认C的价态，然后用化合价升降法进行配平，即反应方程式为3C6H12O＋Na2Cr2O7＋4H2SO4=3C6H10O＋Na2SO4＋Cr2(SO4)3＋7H2O；（3）根据信息，温度过高或重铬酸钠过量会把环己酮氧化，因此加入甲醇的目的是除去过量的重铬酸钠，防止环己酮继续被氧化，加入甲醇后有气体产生，说明重铬酸钠把CH3OH氧化成CO2，即有CH3OH＋Cr2O72－＋H＋→CO2↑＋Cr3＋＋H2O，然后采用化合价的升降法进行配平，即离子反应方程式为CH3OH+Cr2O72－+8H＋=CO2↑+2Cr3＋+6H2O；（4）加入食盐的目的是降低环己酮的在水中的溶解度，使之析出，有利于分层；将乙醚提取液和有机层合并的原因是减少环己酮在水中溶解造成的损失。
