题目内容

9．某化学小组采用下图装置，以环己醇制备环己烯：
已知
 密度（g/cm3）熔点（℃）沸点（℃）溶解性
环己醇0.9625161能溶于水
环己烯0.81-10383难溶于水
已知：温度高于100℃时，原料环己醇易和水形成共沸物一起被蒸出反应体系．
（1）制备粗品
将12.5mL环己醇加入试管A中，再加入1mL浓硫酸，摇匀后放入碎瓷片，缓慢加热至反应完全，在试管C内得到环己烯粗品．
①如图1导管B除了导气外还具有的作用是冷凝．
②加热试管A采用热水浴，而非直接加热．目的是控制温度85℃左右，防止环己醇挥发，使受热均匀，试管C置于冰水浴中的目的是防止环己烯挥发．
（2）制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等．
加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在上层 层（填“上”或“下”），分液后用c（填入编号）洗涤．
A．KMnO4溶液    B．稀H2SO4    C．Na2CO3溶液
②再将环己烯按图2装置蒸馏，冷却水从g口进入（填字母）．
③收集产品时，控制的温度应在83℃左右，实验制得的环己烯精品质量低于理论产量，可能的原因是c．
A．蒸馏时从70℃开始收集产品
B．环己醇实际用量多了
C．制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
（3）制环己烯时，由于浓硫酸的强氧化性，还产生少量SO2、CO2及水蒸气，该小组用以下试剂检验、SO2、CO2及水蒸气，混合气体通过试剂的顺序是
④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）（填序号）①%2和Na2SO3溶液   ②酸性KMnO4溶液   ③石灰水④无水CuSO4       ⑤品红溶液．

分析 本题根据醇的消去反应原理，利用环己醇制备环己烯的实验操作流程，涉及制备、分离提纯及实验的综合评价，制备过程中反应混合液加热时为了防暴沸要加入碎瓷片，产物收集里要冷凝使之液化，防挥发，粗产品分离时涉及到分液和蒸馏二种分离操作，另外还探究了产品纯度分析，
（1）①由于生成的环己烯的沸点为83℃，易挥发，要得到液态环己烯，导管B除了导气外还具有冷凝作用，便于环己烯冷凝；
②采用热水浴的目的是使试管受热均匀，便于控制温度，冰水浴的目的是降低环己烯蒸气的温度，使其液化；
（2）①环己烯不溶于氯化钠溶液，且密度比水小，分层后环己烯在上层，由于分液后环己烯粗品中还含有少量的酸和环己醇，提纯产物时用c（Na2CO3溶液）洗涤可除去酸；
②蒸馏时为了增加冷凝效果，冷却水从下口（g）进入；
③根据表中数据可知，馏分环己烯的沸点为83℃；
a、若提前收集，产品中混有杂质，实际产量高于理论产量；
b、制取的环己烯物质的量增大，实验制得的环己烯精品质量高于理论产量；
c、粗产品中混有环己醇，导致测定消耗的环己醇量增大，制得的环己烯精品质量低于理论产量；
（3）检验可以用酸性KMnO4溶液，用无水硫酸铜检验水，用品红检验二氧化硫，并用酸性高锰酸钾除去二氧化硫，最后用石灰水检验二氧化碳．

解答 解：（1）①由于生成的环己烯的沸点为83℃，要得到液态环己烯，导管B除了导气外还具有冷凝作用，便于环己烯冷凝，
故答案为：冷凝；
②加热试管A采用热水浴的目的是控制温度85℃左右，防止环己醇挥发，使受热均匀，冰水浴的目的是降低环己烯蒸气的温度，使其液化，防止环己烯挥发，
故答案为：控制温度85℃左右，防止环己醇挥发，使受热均匀；防止环己烯挥发；
（2）①环己烯是烃类，不溶于氯化钠溶液，且密度比水小，振荡、静置、分层后环己烯在上层，由于分液后环己烯粗品中还含有少量的酸和环己醇，联想：制备乙酸乙酯提纯产物时用c（饱和Na2CO3溶液）洗涤可除去酸，
故答案为：上层；c；
②蒸馏装置要有冷凝管，为了增加冷凝效果，冷却水的方向应该和蒸汽的流向相反，冷却水从下口（g）进入，
故答案为：g；
③根据表中数据可知，馏分环己烯的沸点为83℃，故收集产品应控制温度在83℃左右；
a、蒸馏时从70℃开始收集产品，提前收集，产品中混有杂质，实际产量高于理论产量，故a错误；
b、环己醇实际用量多了，制取的环己烯的物质的量增大，实验制得的环己烯精品质量高于理论产量，故b错误；
c、若粗产品中混有环己醇，导致测定消耗的环己醇量增大，制得的环己烯精品质量低于理论产量，故c正确，故选c；
故答案为：83℃；c；
（3）检验可以用酸性KMnO4溶液，检验SO2可以用酸性KMnO4溶液褪色、品红溶液或石灰水，检验CO2可以石灰水，检验水蒸气可以无水CuSO4，所以在检验这四种气体必需考虑试剂的选择和顺序．只要通过溶液，就会产生水蒸气，因此先检验水蒸气；然后检验SO2并在检验之后除去SO2，除SO2可以用饱和Na2SO3溶液，最后检验CO2和丙烯，因此顺序为④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②），
故答案为：④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）．

点评 本题考查有机物合成方案的设计，题目难度较大，综合性较强，答题时注意把握物质的分离、提纯方法，把握物质的性质的异同是解答该题的关键．

练习册系列答案
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4．硫酸是用途广泛的化工原料，可作脱水剂、吸水剂、氧化荆和催化剂等．
工业制硫酸铜的方法很多．
（1）方法一、用浓硫酸和铜制取硫酸铜．该反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，此法的最大缺点是产生污染．
（2）方法二、用稀硫酸、铜和氧化铁制取硫酸铜，生产的主要过程如图所示：

①稀硫酸、铜和氧化铁反应的离子方程式是Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；
向混合溶液中通入热空气的反应的离子方程式是4Fe2++4H++O2═4Fe3++2H2O．
②请说出调整PH为4的目的是使Fe3+完全沉淀；由滤液得到无水硫酸铜的实验操作是加热、蒸发．
14．工业上目前使用两种方法制取乙醛：（1）乙炔水化法；（2）乙烯氧化法．下列两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率、产量等有关的信息情况：
表一：原料、反应条件、平衡转化率、日产量
乙炔水化法乙烯氧化法
原料乙炔、水乙烯、空气
反应条件HgSO4、100～125℃PdCl2-CuCl2、100～125℃
平衡转化率乙炔平衡转化率90%左右乙烯平衡转化率80%左右
日产量2.5吨（某设备条件下）3.6吨（相同设备条件下）
表二：原料来源生产工艺   
原料生产工艺过程
乙炔CaCO3$\stackrel{①850-1100℃}{→}$CaO$→_{1100℃}^{②+C、电炉}$CaC2$\stackrel{③饱和食盐水}{→}$C2H2
乙烯来源于石油裂解气
根据上述两表，回答下列问题：
（1）写出下列化学方程式：
a．乙炔水化法制乙醛CH≡CH+H2O$→_{△}^{催化剂}$CH3CHO．
b．乙烯氧化法制乙醛2CH2=CH2+O2$→_{△}^{催化剂}$2CH3CHO．
（2）从两表中分析，现代工业上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法，分析可能的原因（从环境、原料来源、能耗等角度分析，任写一点）：两者反应条件温度相当，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂，汞盐的毒性大，虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法，但反应快、日产量比其高得多，乙炔的制取要经过多步反应制得，且消耗大量的热能、电能，但是乙烯来源于石油裂解气，消耗的总能量比乙炔少，且较容易获得等．
（3）从化学反应速率角度分析，在相同条件下，两种制取乙醛的方法哪种快？乙烯氧化法快．
（4）若将上述两种方法的反应条件，均增加“100个标准大气压”，原料转化率会再增大一些，但在实际生产中却不采用这样的方法，理由是因为两种方法在相同反应条件下，转化率已经很高，增大压强将消耗能量和增加设备预算，不经济．
（5）如果某工厂以乙烯为原料，通过3步可以制得聚氯乙烯，请写出合理的反应方程式（无机试剂和溶剂等任选，改过程中不发生取代反应）．
1．工业上以铬铁矿（主要成分FeO•Cr2O3）、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠（Na2Cr2O7•2H2O）的主要反应如下：
①4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
②2Na2CrO4+H 2SO4?Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O
（1）工业上反应①需不断搅拌，其目的是使反应物充分接触，加快反应速率．
（2）如图是红矾钠（Na2Cr2O7•2H2O）和Na2SO4的溶解度曲线．从Na2Cr2O7和 Na2SO4的混合溶液中提取Na2Cr2O7晶体的操作：先将混合溶液蒸发结晶，趁热过滤．趁热过滤的目的是除去析出的硫酸钠晶体，可以防止Na2Cr2O7•2H2O因冷却结晶析出而损失；然后将滤液冷却结晶，从而析出红矾钠．
（3）Na2Cr2O7与KCl进行复分解反应可制取K2Cr2O7，现用重铬酸钾测定铁矿石中铁的含量，测定原理为：Fe2++Cr2O72-+H+        Fe3++Cr3++7H2O （未配平） 实验步骤如下：
步骤1：将m g铁矿石加浓盐酸加热溶解  
步骤2：加入SnCl2溶液将Fe3+还原
步骤3：将所得溶液冷却，加入HgCl2溶液，将过量的Sn2+氧化为Sn4+
步骤4：加入15mL硫酸和磷酸的混合酸及5滴0.2%二苯胺磺酸钠指示剂
步骤5：立即用c mol•L-1重铬酸钾溶液滴定至溶液呈稳定紫色，即为终点，消耗重铬酸钾溶液V mL
①如省去步骤③，则所测定的铁的含量偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
②步骤5使用的主要玻璃仪器有酸式滴定管、锥形瓶．
③则测定铁矿石中铁的含量的计算式为$\frac{56×6VC}{1000m}$（用字母表示，不用化简）．
18．某化学小组以苯甲酸（）为原料，制取苯甲酸甲酯．已知有关物质的沸点如下表：
物质甲醇苯甲酸苯甲酸甲酯
沸点/℃64.7249199.6
Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入12.2g苯甲酸（M=122g/mol）和20ml甲醇（密度约0.79g•mL-1 ），再小心加入3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒碎瓷片，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品．
（1）若反应产物水分子中有同位素18O，写出能表示反应前后18O位置的化学方程式C6H5CO18OH+CH3OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$C6H5COOCH3+H218O；浓硫酸的作用是：催化剂、吸水剂．
（2）甲、乙、丙三位同学分别设计了如下图三套实验室合成苯甲酸甲酯的装置（夹持仪器和加热仪器均已略去）．根据有机物的沸点，最好采用乙装置（填“甲”或“乙”或“丙”）．

Ⅱ．粗产品的精制
（3）苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，现拟用下列流程进行精制，请根据流程图写出操作方法的名称．操作Ⅰ分液 操作Ⅱ蒸馏．

（4）能否用NaOH溶液代替饱和碳酸钠溶液？否（填“能”或“否”），并简述原因氢氧化钠是强碱，促进苯甲酸甲酯的水解，导致产品损失．
（5）通过计算，苯甲酸甲酯的产率是65%．
19．纯碱（Na2CO3） 在生产生活中具有广泛的用途．以下是实验室模拟制碱原理制取Na2CO3的流程图：

已知：向饱和食盐水中通入NH3、CO2后发生的反应为NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl．请回答以下问题：
（1）粗盐中含有的杂质离子有Ca2+、Mg2+、SO42-等．
①精制除杂的步骤顺序a→c→d→e→b（填字母编号）．
a．粗盐溶解，滤去沉渣；
b．加入盐酸调pH；
c．加入Ba（OH）2溶液；
d．加入Na2CO3溶液；e．过滤
②向饱和食盐水中先通入NH3，后通入CO2，理由是NH3易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO2．
（2）灼烧固体A制Na2CO3应在a（填字母序号）中进行．
a．坩埚　　b．蒸发皿　　c．烧杯　　d．锥形瓶
证明滤液A中含有NH4+的方法是取少量滤液A于试管中，加入足量NaOH溶液并加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，证明A中含有NH4+．
对滤液A进行重结晶能够获得NH4HCO3，向pH=13含Na+、K+的溶液中加入少量NH4HCO3，使pH降低，反应的离子方程式NH4++HCO3-+2OH-=NH3•H2O+CO32-+H2O．
（3）写出灼烧发生反应的化学方程式2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+Na2CO3+H2O．产品纯碱中含有碳酸氢钠，若加热前固体质量为a g，充分加热后质量变为b g，则纯碱中
碳酸氢钠的质量分数ω（NaHCO3）=$\frac{84（a-b）}{31a}$．

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