题目内容
【题目】芳香化合物在催化剂催化下与卤代烃发生取代反应称为Friedel-Crafts烷基化反应。某科研小组以苯和氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]为反应物，无水AlCl3为催化剂条件下制备叔丁基苯(
)。
反应如下:
+ClC(CH3)3
+HCl
已知下列信息:
物质 | 相对分子质量 | 密度 | 熔点 | 沸点 | 溶解性 |
AlCl3 | —— | —— | 190℃ | 180℃ | 遇水极易潮解并产生白色烟雾，微溶于苯 |
苯 | 78 | 0.88g/cm3 | —— | 80.1℃ | 难溶于水，易溶于乙醇 |
氯代叔丁烷 | 92.5 | 1.84 g/cm3 | —— | 51.6℃ | 难溶于水，可溶于苯 |
叔丁基苯 | 134 | 0.87 g/cm3 | —— | 169℃ | 难溶于水，易溶于苯 |
I、如下图是实验室制备无水AlCl3的实验装置:
(1)E装置中的仪器名称是_______________。
(2)写出B装置中发生反应的离子方程式:________________________。
(3)选择合适的装置制备无水AlCl3正确的连接顺序为:_____________ (写导管口标号)。
(4)下列操作正确的是________。
甲:先加热硬质玻璃管再加热圆底烧瓶
乙:先加热圆底烧瓶再加热硬质玻璃管
(5)E装置的作用是:_______________________。
II、实验室制取叔丁基苯装置如图:
在三颈烧瓶中加入50mL的苯和适量的无水AlCl3，由恒压漏斗滴加氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]10mL，一定温度下反应一段时间后，将反应后的混合物洗涤分离，在所得产物中加入少量无水MgSO4固体，静置，过滤，蒸馏得叔丁基苯20g。
(6)使用恒压漏斗的优点是____________________；加无水MgSO4固体的作用是___________。
(7)上述反应后混合物的洗涤所用的试剂有如下三种，正确的顺序是_____________。
①5%Na2CO3溶液 ②稀盐酸 ③H2O
(8)叔丁基苯的产率为______。(保留3位有效数字)
【答案】 干燥管 MnO2+4H++2C1-=Mn2++Cl2↑+2H2O d、e、f、g、h、i、j、c 乙 防止空气中的水蒸气进入，还吸收多余的氯气 使液体顺利滴下 干燥 ②①③ 75.0%
【解析】I.(1). E装置中的仪器名称是干燥管，故答案为：干燥管；
(2). 在B装置中，浓盐酸和MnO2反应生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为：MnO2+4H++2Cl=Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案为：MnO2+4H++2Cl=Mn2++Cl2↑+2H2O；
(3). B装置产生的氯气中混有氯化氢和水蒸气杂质，用D装置除去HCl 杂质，C装置除去水蒸气杂质，由于氯化铝易升华，产生的氯化铝颗粒易堵塞导气管，所以得到纯净的氯气后在F装置中和铝反应制取氯化铝而不用A装置，根据信息可知氯化铝遇水极易潮解并产生白色烟雾，所以最后必须用E装置吸收多余的氯气并可以防止空气中的水蒸气进入F装置中，因此制备无水氯化铝正确的连接顺序为d、e、f、g、h、i、j、c，故答案为：d、e、f、g、h、i、j、c；
(4). 制备无水氯化铝时，应先加热圆底烧瓶产生氯气，将装置中的空气排尽，以防止铝粉被空气中的氧气氧化，故答案为：乙；
(5). 由上述分析可知，用E装置可以吸收多余的氯气并能防止空气中的水蒸气进入F装置中使氯化铝潮解，故答案为：防止空气中的水蒸气进入，还吸收多余的氯气；
II. (6). 使用恒压漏斗可以平衡漏斗内外压强，使液体顺利滴下，在洗涤后所得产物中加入少量无水MgSO4固体，目的是吸收产品中少量的水分，起到干燥的作用，故答案为：使液体顺利滴下；干燥；
(7). 稀盐酸洗涤可以除去氯化铝杂质，再用5%Na2CO3溶液除去过量的盐酸，最后用水洗涤除去剩余的5%Na2CO3，故答案为：②①③；
(8).加入苯的物质的量为50mL×0.88g/mL÷78g/mol=0.56mol，氯代叔丁烷的物质的量为10mL×1.84g/mL÷92.5g/mol=0.199mol，由反应方程式+ClC(CH3)3
+HCl可知，加入的苯过量，则理论上生成叔丁基苯的质量为：0.199mol×134g/mol=26.66g，叔丁基苯的产率为：
×100%=75.0%，故答案为：75.0%。
【题型】实验题
【结束】
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【题目】一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面：锂混杂于其中。(已知Co2O3的氧化性>Cl2的氧化性)从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下：
已知：①CoCO3的溶度积为：Ksp=1.0×10-13；
②溶液中离子浓度小于1.0×10-5mol/L时认为该离子沉淀完全。
(1)“碱溶”前通常将废料粉碎，其目的是____________。
(2)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的A1，反应的离子方程式为_________________。
(3)过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出含钻物质的反应化学方程式为 (产物中只有一种酸根) _______________________________________。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请分析不用盐酸浸出钴的主要原因______________________________________。
(4)过程III得到锂铝渣的主要成分是LiF和AI(OH)3，碳酸钠溶液在产生 Al(OH)3时起重要作用，请写出该反应的离子方程式__________________________________。
(5)将2.0×10-4 mol/LCoSO4与2.2×10-4mol/L的Na2CO3等体积混合，此时溶液中的Co2+的浓度为__________，Co2+是否沉淀完全? __________(填“是”或“否”)。
(6)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。如图是粉红色的CoCl2·6H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，物质B的化学式是____________________。
【答案】 略 略 略 略 略 略 略 略
【解析】(1). “碱溶”前通常将废料粉碎，可以增大固体反应物的接触面积，加快反应速率，故答案为：增大反应物接触面积，加快反应速率；
(2). NaOH溶液和Al反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2A1+2OH－+2H2O=2A1O2－+3H2↑，故答案为：2A1+2OH－+2H2O=2A1O2－+3H2↑；
(3). 废料中钴以Co2O3·CoO的形式存在，钴的化合价为+2价和+3价，由流程图可知，加入Na2S2O3溶液后，钴全部变为+2价，说明Co3+氧化S2O32－，还原产物为Co2+，由产物中只有一种酸根离子可知氧化产物为SO42－，根据得失电子守恒和原子守恒，浸出含钴物质的反应化学方程式为：4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O，由题中信息可知，Co2O3的氧化性>Cl2的氧化性，则Co2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境，所以实际工业生产中不用盐酸浸出含钴物质，故答案为：4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O；Co2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境；
(4). 在过程III中加入碳酸钠溶液，碳酸根离子和铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为：2A13++3CO32－+3H2O=2A1(OH)3↓+3CO2↑，故答案为：2A13++3CO32－+3H2O=2A1(OH)3↓+3CO2↑；
(5). 将2.0×10-4mol/LCoSO4与2.2×10-4mol/L的Na2CO3等体积混合，Co2＋与CO32－反应生成CoCO3，离子方程式为：Co2＋+ CO32－= CoCO3，由离子方程式可知，反应后的溶液中c(CO32－)=( 2.2×10-4－2.0×10-4)mol/L÷2=1×10－5mol/L，则反应后的溶液中c(Co2＋)=
=1.0×10-8mol/L，c(Co2＋)＜1.0×10-5mol/L，所以Co2＋沉淀完全，故答案为：1.0×10-8mol/L；是；
(6). 据图可知，n(CoCl2)=65×10-3g÷130g/mol=5×10-4mol，B中含有水的物质的量为n(H2O)=(74－65)×10-3g÷18g/mol=5×10-4mol，则n(CoCl2): n(H2O)=1:1，则物质B为CoCl2·H2O，故答案为：CoCl2·H2O。
