题目内容

10．纳米铜粉具有优良的性质，可用作化工催化剂．某研究性学习小组以CuSO4•5H2O为原料制备纳米铜粉，其流程如图1：
已知：①分散剂为有机物，其分子一端可溶入水中，另一端可在纳米粒子表面形成有机薄膜阻止粒子团聚；
②EDTA不参与反应，其作用为防止Cu2+在碱性条件下沉淀；
（1）为了防止制备过程中纳米粒子团聚，第①步中加入的分散剂可能是bc．
a．三氯硅烷（SiHCl3）b．正丁醇 c．丙三醇 d．乙酸乙酯
（2）第②步反应的离子方程式是□Cu2++□BH4-+□8OH-=□BO2-+□Cu+□H2O
（3）第③步实验操作需要的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒；确定产品已充分干燥的方法是称量至恒重．
（4）已知硫酸铜转化率与KBH4和CuSO4物质的量之比关系如图2所示．该小组以125g CuSO4•5H2O为原料，最终得到产品30.72g，则混合溶液中含KBH40.625mol．

分析 （1）三氯硅烷易水解，乙酸乙酯不溶于水；
（2）铜离子与BH4-在碱性条件下反应生成铜单质和BO2-；
（3）第③步实验操作是过滤；两次称量质量相同；
（4）125gCuSO4•5H2O溶于水得到A，A与KBH4反应得到铜单质，搅拌、过滤、醇洗、真空干燥得到产品，根据铜元素守恒，求出转化率，最后由图查出含KBH4的物质的量．

解答 解：（1）三氯硅烷易水解，乙酸乙酯不溶于水；分散剂为有机物，其分子一端可溶入水中，另一端可在纳米粒子表面形成有机薄膜阻止粒子团聚因此为了防止制备过程中纳米粒子团聚，加入的分散剂可能是正丁醇或丙三醇，故答案为：bc；
（2）铜离子与BH4-在碱性条件下反应生成铜单质和BO2-，反应的离子方程式：4Cu2++BH4-+8OH-=4Cu+BO2-+6H2O，故答案为：4Cu2++BH4-+8OH-=4Cu+BO2-+6H2O；
（3）第③步实验操作是过滤，因此需要的玻璃仪器为漏斗、玻璃棒、烧杯；确定产品已充分干燥的方法是两次称量质量相同，故答案为：漏斗；玻璃棒；称量至恒重；
（4）125gCuSO4•5H2O为0.5mol，最终得到铜30.72g为$\frac{30.72g}{64g/mol}$=0.48mol，即转化率为$\frac{0.48mol}{0.5mol}$=96%，则由图查出比例KBH4为0.5×1.25mol，故答案为：0.625．

点评 本题考查制备实验方案的设计，涉及物质的制备、离子方程式的书写以及物质含量的计算等，题目难度中等．

练习册系列答案
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5．用1-丁醇、溴化钠和较浓H2SO4混合物为原料，在实验室制备1-溴丁烷，并检验反应的部分副产物．（已知：NaCl+H2SO4（浓）=NaHSO4+HCl↑）现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出．请回答下列问题：

（1）仪器D的名称是锥形瓶．
（2）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷．写出该反应的化学方程式CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4 $\stackrel{加热}{→}$ CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O．
（3）理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1-丁烯、溴化氢等．熄灭A处酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子，打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物．B、C中应盛放的试剂分别是硝酸银、高锰酸钾溶液或溴水．
（4）在实验过程中，发现A中液体由无色逐渐变成黑色，该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为C+2H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O，可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管，以免污染空气．
（5）相关有机物的数据如下：
物质熔点/0C沸点/0C
1-丁醇-89.5117.3
1-溴丁烷-112.4101.6
丁醚-95.3142.4
1-丁烯-185.3-6.5
为了进一步精制1-溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭a，打开b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d（填c或d）处流入，迅速升高温度至101.6℃，收集所得馏分．
（6）若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g 1-溴丁烷，则1-溴丁烷的产率是70%．
15．某化学兴趣小组为了探究过氧化钠的强氧化性，设计了如图所示的实验装置．

实验步骤及现象如下：
①检查该装置的气密性后，装入药品并连接仪器；
②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好（导管末端未伸入集气瓶中），再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，反应剧烈，产生黄绿色气体；
③一段时间后，将导管末端伸入集气瓶中收集气体，装置D中收集满无色气体；
④反应结束后，关闭分液漏斗的活塞，再通入一定量的N2，至整套装置中气体无色．
请回答下列问题：
（1）若装置B中的紫色石蕊试液先变红后褪色，证明A中反应有Cl2（填化学式）生成．若装置B中改为滴有几滴KSCN溶液的FeSO4溶液，仅凭溶液变红的现象能证明上述结论吗？请说明理由：不能，因为反应生成的氧气也可将Fe2+氧化为Fe3+，遇KSCN溶液变为血红色．
（2）装置C的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境，使D收集较为纯净的氧气．
（3）该化学兴趣小组同学认为装置D中收集的气体为氧气，如何证明？将带火星的木条伸入收集满气体的集气瓶中，木条复燃，证明收集的气体为氧气．
（4）实验证明，Na2O2能与干燥的HCl反应，完成并配平该化学方程式，并标出电子转移的方向和数目．
□Na2O2+□HCl→□NaCl+□Cl2+□H2O．
2．一定条件下合成乙烯．
6H2（g）+2CO2（g）$\stackrel{催化剂}{?}$C2H4（g）+4H2O（g）
（1）乙烯是非极性分子．（填极性或非极性）
（2）请在方程式上标出该反应电子转移的方向和数目．
（3）温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1，下列说法正确的是B．
A．此反应随温度升高，反应速率一定加快
B．平衡常数：KM＞KN
C．M点CO2的平衡转化率受温度、催化剂的共同影响
（4）若投料比n（H2）：n（CO2）=3：1，图1中M点乙烯的体积分数为7.7% （保留两位有效数字）．
（5）电解法制取乙烯装置如图2，电极a接电源的负极，生成乙烯的电极反应式为2CO2+12H++12e-→CH2=CH2+4H2O．
当左侧有33.6L（标准状况）CO2反应时，左右两侧溶液质量差|△m右|-|△m左|=36g，则乙烯的产率为66.7%
19．已知咖啡酸的结构如图所示．关于咖啡酸的描述正确的是（　　）
A．分子式为C9H5O4
B．与溴水既能发生取代反应，又能发生加成反应
C．1mol咖啡酸最多可与5mol氢气发生加成反应
D．能与Na2CO3溶液反应，但不能与NaHCO3溶液反应
20．某有机物（X）的结构简式如图，下列关于它的说法不正确的是（　　）
A．X遇FeCl3溶液能发生显色反应
B．一定条件下，X能发生取代、水解、氧化、加成、加聚、缩聚等反应
C．1mol X分别与足量的NaOH、氢气反应，最多能消耗5mol NaOH、7mol 氢气
D．与等量X反应时，所需Na、NaHCO3、Na2CO3的最大量物质的量之比是3：1：1.5

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