题目内容

6．苯甲酸和亚硝酸钠都是常见的食品防腐剂
I．苯甲酸的制备流程为图1：

操作步骤如下：
①在圆底烧瓶中加入一定量的甲苯和适量的水，安装好右图 所示反应装置，加热至沸．
②从a的上口分数次加入一定量的碱性高锰酸钾，并用少量水冲洗a的内壁．继续回流并时常摇动烧瓶，直至反应基本结束．
③将反应混合液趁热过滤，滤渣为黑色固体；得到的滤液如果呈紫色，可加入少量的饱和亚硫酸钠溶液使紫色褪去，重新过滤，再将滤液放在冰水浴中冷却后用浓盐酸酸化，直到产品析出．
（1）仪器a的名称冷凝管，被回流的主要物质是甲苯
（2）写出滴加饱和亚硫酸钠溶液时的离子方程式2MnO4-+H2O+3SO32-═2 MnO2↓+2OH-+3SO42-
（3）第③步中，若冷却后再过滤，则产率偏低（填“偏高”、“不变”或“偏低”）
Ⅱ．亚硝酸钠滴定法是利用亚硝酸钠滴定液在盐酸溶液中与芳伯氨基化合物发生重氮化反应图2，定量生成重氮盐，来测定药物含量的方法．其滴定反应如下：
Ar-NH2+NaNO2+2HCl→Ar-N2C1+NaCl+2H2O
（4）已知亚硝酸具有氧化性，实验中用KI-淀粉溶液作为滴定终点的指示剂，则滴定终点的现象溶液由无色变蓝色，并在半分钟内不变色．
（5）《中国药典》规定在室温（10℃-30℃）条件下快速滴定，温度太高会使亚硝酸挥发和分解，测定结果会偏高．（填“偏高”“偏低”或“无影响”）；但温度也不宜过低，原因是反应速率过慢，不利于滴定终点的判断．

分析 I．苯甲酸的制备：苯环的上的烃基可被酸性高锰酸钾氧化成羧基，甲苯被高锰酸钾氧化成苯甲酸钾，用盐酸酸化生成苯甲酸．
（1）根据常用仪器的名称和用途解答；甲苯沸点低，被回流的主要物质是甲苯；
（2）KMnO4溶液有氧化性，而亚硫酸钠溶液有还原性，二者会发生氧化还原反应，亚硫酸钠中硫元素可以被高锰酸钾氧化，在碱性条件下高锰酸钾的还原产物MnO2，根据化合价升降总数相等进行离子方程式书写；
（3）由于该物质的溶解度随温度的升高而增大，苯甲酸的溶解度在较高的温度下比较大，若冷却后再过滤，则部分晶体析出产率偏低；
Ⅱ．（4）碘单质遇淀粉显蓝色，当具有氧化性的亚硝酸与芳伯氨基化合物发生重氮化反应完成，再滴定，亚硝酸氧化碘离子，碘单质和淀粉作用蓝色出现，并在半分钟内不变色；
（5）温度太高会使亚硝酸挥发和分解，误计入与芳伯氨基化合物发生重氮化反应，测定结果会偏高，温度过低，反应速率过慢，不利于滴定终点的判断．

解答 解：I．苯甲酸的制备：苯环的上的烃基可被酸性高锰酸钾氧化成羧基，甲苯被高锰酸钾氧化成苯甲酸钾，用盐酸酸化生成苯甲酸．
（1）仪器a冷凝回流甲苯，为冷凝管，在常温下甲苯是液体，苯甲酸是固体，第①步中甲苯沸点较低，加热时易挥发，故在第①步中主要是对甲苯进行回流；
故答案为：冷凝管；甲苯；
（2）KMnO4溶液有氧化性，而亚硫酸钠溶液有还原性，二者会发生氧化还原反应，碱性高锰酸钾，还原产物为MnO2，根据化合价升降总数相等：S：+4→+6，↑2，×3，Mn：+7→+4，↓3，×2，故SO32-、SO42-的化学计量数为3，MnO4-、MnO2的化学计量数为2，由O守恒可知：H2O的化学计量数为1，所以滴加饱和亚硫酸钠溶液时的离子方程式为：2MnO4-+H2O+3SO32-═2MnO2↓+2OH-+3SO42-，
故答案为：2MnO4-+H2O+3SO32-═2MnO2↓+2OH-+3SO42-；
（3）步骤②中得到的是苯甲酸钾，经酸化可以得到苯甲酸，由于该物质的溶解度随温度的升高而增大，苯甲酸的溶解度在较高的温度下比较大，故应在较高的温度下使苯甲酸形成饱和溶液，③将反应混合液趁热过滤，然后再冷却结晶形成固体，最后过滤得到苯甲酸晶体，若冷却后再过滤，则部分晶体随二氧化锰进入滤渣，则产率偏低，
故答案为：偏低；
Ⅱ．（4）用KI-淀粉溶液作为滴定终点的指示剂，亚硝酸钠滴定液在盐酸溶液中与芳伯氨基化合物发生重氮化反应，当反应完成，具有氧化性的亚硝酸氧化碘离子生成碘单质，与淀粉显示蓝色，所以滴定终点现象为：溶液由无色变蓝色，并在半分钟内不变色，
故答案为：溶液由无色变蓝色，并在半分钟内不变色；
（5）亚硝酸易挥发，易分解2HNO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H2O+NO2↑+NO↑，温度太高会使亚硝酸挥发和分解，误计入与芳伯氨基化合物发生重氮化反应，测定结果会偏高，温度过低，反应速率过慢，不利于滴定终点的判断，
故答案为：偏高；反应速率过慢，不利于滴定终点的判断．

点评 本题考查了氧化还原反应原理，化学实验仪器的基本使用，物质的分离步骤、制取方法和仪器的选择，是对知识的综合运用与分析解决问题能力的考查，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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7．一种有机镁化合物X可用于制造防毒布料的涂布液，它可吸收空气中的甲醛，其反应原理如图（已配平）：

下列有关该反应的说法正确的是（　　）
A．Z的结构式为O-C-OB．X是还原剂
C．甲醛是氧化剂D．除去1mol甲醛时，转移4mol电子

下列说法正确的是( )

A．常温常压下，22.4L Cl2中含有的分子数为6.02×1023个

B．0.1mol/LNa2CO3溶液加热后，溶液的pH减小

C．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子

D．室温下，稀释0.1mol/LCH3COOH溶液，溶液的导电能力增强
14．NiSO4.6H2O是一种绿色易容于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有：Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）为原料获得．操作步骤如图1：
（1）溶解废渣常用一定浓度的稀硫酸，用浓硫酸配制一定浓度的稀硫酸用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有容量瓶、胶状滴管．
（2）向滤液中滴入适量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，写出除去Cu2+的离子方程式：Cu2++S2-═CuS↓．
（3）在40℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬．此外，除去铁还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀除去．图2是温度-pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域（已知25℃时，Fe（OH）3的Ksp=2.64×10-39）．下列说法正确的是cd（选填序号）．
a．FeOOH中铁为+2价
b．若在25℃时，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4时除去铁，此时溶液中c（Fe3+）=2.64×10-27
c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+离子方程式为：6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O
d．工业生产中常保持在85～95℃生成黄铁矾钠，此时水体的pH约为1.2～1.8
（4）上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是NiSO4．
（5）确定步骤④中Na2CO3溶液足量，碳酸镍已完全沉淀的简单实验方法是上层清液呈无色．
（6）操作Ⅰ的实验步骤依次为：【实验中可选用的试剂：6mol•L-1的H2SO4溶液，蒸馏水、pH试纸】．
①过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，直至流出的溶液用pH试纸检验呈中性；
②向沉淀中加6 mol•L-1的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解；
③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO4•6H2O晶体；
④用少量乙醇洗涤NiSO4•6H2O晶体并晾干．
1．亚硝酸钠（NaNO2）是一种外观与食盐相似的食品添加剂．兴趣小组用如下装置制NaNO2 （夹持和加热装置已省略）．已知：2NO+Na2O2=2NaNO2；2NO2+Na2O2=2NaNO3．

（1）仪器甲的名称是分液漏斗；装置A烧瓶中发生反应的化学方程式为C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O．
（2）B装置的作用是将NO2转化为NO，同时铜与稀硝酸反应生成NO．写出所发生主要反应的化学方程式①3NO2+H2O=2HNO3+NO；②3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO+4H2O．
（3）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，为排除干扰应在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是B（填字母）．
A．浓H2SO4       B．碱石灰      C．无水CaCl2
（4）装置D可将剩余的NO氧化成NO3-，发生反应的离子方程式为5NO+3MnO4-+4H+=5NO3-+3Mn2++2H2O．
11．将 4mol A气体和2mol B气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A（g）+B（g）?2C（g）若经 2s（秒）后测得 C 的浓度为 0.6mol•L-1，现有下列正确的是（　　）
A．用物质 B 表示的反应的平均速率为 0.6 mol•L-1•s-1
B．2 s 时物质 B 的浓度为 0.7 mol•L-1
C．2 s 时物质 A 的转化率为70%
D．用物质 A 表示的反应的平均速率为 0.3 mol•L-1•s-1
18．（1）氨是氮循环中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．
（1）已知：H-H键能为436KJ•mol-1，N≡N键能为945KJ•mol-1，N-H键能为391KJ•mol-1．写出合成氨反应的热化学方程式：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93 KJ•mol-1
（2）可逆反应N2+3H2?2NH3在恒容密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是②⑤
①单位时间内生成n mo1N2的同时生成3n mol H2
②单位时间内1个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键断裂
③容器中N2、H2、NH3的物质的量为1：3：2
④常温下，混合气体的密度不再改变的状态
⑤常温下，混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
（3）恒温下，往一个2L的密闭容器中充入2.6mol H2和1mol N2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所：
时间/min51015202530
C（NH3）/mol•L-10.080.140.180.200.200.20
5min内，消耗N2的平均反应速率为0.008mol/（L．min）；此条件下该反应的化学平衡常数K=0.1；反应达到平衡后，若往平衡体系中加入H2、N2和NH3各2mol，化学平衡将向逆反应（填“正反应”或“逆反应”）方向移动．
（4）氨是氮肥工业的重要原料．某化肥厂以天然石膏矿（主要成分CaSO4）为原料生产铵态氮肥（NH4）2SO4，（已知Ksp（CaSO4）=7.10×10-5  Ksp（CaCO3）=4.96×10-9）其工艺流程如下：
请写出制备（NH4）2SO4的反应方程式：CaSO4+（NH4）2CO3=（NH4）2SO4+CaCO3↓；并利用有关数据简述上述反应能发生的原因因为Ksp（CaSO4）=7.10×10-5＞Ksp（CaCO3）=4.96×10-9．
15．随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中（体积不变），充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ/mol，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
（1）从反应开始到10min，氢气的平均反应速率v（H2）=0.225mol/（L．min）
（2）下列说法正确的是BC
A、进行到3分钟时，正反应速率和逆反应速率相等．
B、10分钟后容器中压强不再改变．
C、达到平衡后，再充入氩气反应速率不会改变．
D、3min前v正＞v逆，3min后v正＜v逆．
16．工业上冶炼冰铜（mCu2O•nFeS）可得到粗铜，冰铜与酸反应可以生成硫化氢（见图1）．

完成下列填空：
（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的cd（填序号）吸收．
a．浓H2SO4       b．浓HNO3        c．NaOH溶液      d．氨水
（2）实验室可用如图2的装置完成泡铜冶炼粗铜的反应．
①泡铜冶炼粗铜的化学方程式是3Cu2O+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+Al2O3．
②装置中镁带的作用是燃烧放出大量的热，创造高温环境（或引燃剂）．泡铜和铝粉混合物表面覆盖少量白色固体a，a是氯酸钾（或KClO3）．
（3）将H2S和O2在密闭容器中点燃，充分反应后恢复到原来的温度和压强（120℃、101kPa），气体体积减少30%，求原混合其气体中H2S的体积分数．（不考虑H2S的自身分解）0.6或0.7（写出必要的计算过程，否则不得分）．
已知：氧气不足时：2H2S+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2S+2H2O    氧气足量时：2H2S+3O2═$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2SO2+2H2O．

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