题目内容
【题目】硼酸三甲酯用作柠檬类水果的熏蒸剂。实验室合成硼酸三甲酯的原理及装置如下:
硼酸三甲酯 | 甲醇 | |
溶解性 | 与乙醚、甲醇混溶,能水解 | 与水混溶 |
沸点/℃ | 68 | 64 |
硼酸三甲酯与甲醇混合物的共沸点为54℃ |
Na2B4O7·10H2O+2H2SO4+16CH3OH2NaHSO4+4[(CH3O)3B+CH3OH]+17H2O
实验步骤如下:
①在圆底烧瓶中加入44.8g甲醇和19.1gNa2B4O7·10H2O (硼砂,式量为382),然后缓慢加入浓H2SO4并振荡;加热烧瓶中的液体;通过分馏柱回流一段时间。
②先接收51~55℃的馏分,再接收55~60℃的馏分。
③将两次馏分合并,加入氯化钙进行盐析分层,上层为硼酸三甲酯,分离。
④精馏得高纯硼酸三甲酯19.2g。
回答下列问题:
(1)图中仪器a的名称为____________;直形冷凝管冷却水应从____________(填“b”或“c”)接口进入。
(2)本实验加热方式为____________,优点是____________。
(3)加入氯化钙盐析分层的主要目的是____________。
(4)U型管中P2O5的作用是_____________________________________。
(5)步骤④的仪器选择及安装都正确的是____________ (填标号),应收集____________℃的馏分。
(6)本次实验的产率是____________。
【答案】 分馏柱 c 水浴加热 使物体受热均匀,便于控制反应温度 除去甲醇,避免精馏时形成恒沸物 防止空气中的水蒸气进入,导致硼酸三甲酯水解 b 68 92.3%
【解析】(1)图中仪器a的名称为分馏柱;为保证冷凝效果,采用逆流原理,因此直形冷凝管冷却水应从c接口进入;正确答案: 分馏柱;c。
2)根据题给信息可知,硼酸三甲酯、甲醇的沸点均小于100℃,因此可以采用水浴加热;其优点是使物体受热均匀,便于控制反应温度;正确答案:水浴加热;使物体受热均匀,便于控制反应温度。
(3)根据题给信息可知,加入氯化钙进行盐析分层,上层为硼酸三甲酯,这样就除去了甲醇,避免精馏时形成恒沸物;正确答案:除去了甲醇,避免精馏时形成恒沸物。
(4)硼酸三甲酯能够发生水解,要避免和水接触,因此U型管中P2O5的作用是防止空气中的水蒸气进入锥形瓶内,导致硼酸三甲酯水解;正确答案:防止空气中的水蒸气进入,导致硼酸三甲酯水解。
(5)蒸馏装置中,温度计测蒸汽的温度,温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口处,要用直形冷凝管进行冷凝,要用牛角管连接冷凝管,因此步骤④的仪器选择及安装都正确的是b;要提纯的是硼酸三甲酯,硼酸三甲酯沸点为68℃,所以温度控制在68℃进行馏分的收集;正确答案:b ;68;
(6)44.8g甲醇的量为为1.4mol, 19.1gNa2B4O7·10H2O 的物质的量为19.1/382=0.05 mol;根据Na2B4O7·10H2O+2H2SO4+16CH3OH2NaHSO4+4[(CH3O)3B+CH3OH]+17H2O反应可知,甲醇过量,按Na2B4O7·10H2O进行计算,根据反应关系可知;得到硼酸三甲酯的量为0.2mol,质量为0.2×104=20.8g,本次实验的产率是19.2/20.8×100%=92.3%;正确答案:92.3%。
【题目】某小组研究NaClO溶液与KI溶液的反应,实验记录如下:
实验编号 | 实验操作 | 实验现象 |
Ⅰ | ⅰ.溶液变为浅黄色 ⅱ.溶液变蓝 | |
Ⅱ | ⅰ.溶液保持无色 ⅱ.溶液不变蓝,溶液的pH=10 |
【资料】:碘的化合物主要以I和IO3的形式存在。酸性条件下IO3不能氧化Cl,可以氧化I。ClO在pH<4并加热的条件下极不稳定。
(1)0.5 mol·L1 NaClO溶液的pH=11,用离子方程式表示其原因:______。
(2)实验Ⅰ中溶液变为浅黄色的离子方程式是______。
(3)对比实验Ⅰ和Ⅱ,研究实验Ⅱ反应后“溶液不变蓝”的原因。
① 提出假设a:I2在碱性溶液中不能存在。设计实验Ⅲ证实了假设a成立,实验Ⅲ的操作及现象是______。
② 进一步提出假设b:NaClO可将I2氧化为IO3。进行实验证实了假设b成立,装置如下图,其中甲溶液是______,实验现象是______。
(4)检验实验Ⅱ所得溶液中的IO3:
取实验Ⅱ所得溶液,滴加稀硫酸至过量,整个过程均未出现蓝色,一段时间后有黄绿色刺激性气味的气体产生,测得溶液的pH=2。再加入KI溶液,溶液变蓝,说明实验Ⅱ所得溶液中存在IO3。
① 产生的黄绿色气体是______。
② 有同学认为此实验不能说明实验Ⅱ所得溶液中存在IO3,理由是______。欲证明实验Ⅱ所得溶液中存在IO3,改进的实验方案是______。
③ 实验Ⅱ中反应的离子方程式是______。