题目内容

11.水杨酸可用于制备解热镇痛药阿司匹林.重结晶纯化固体水杨酸的步骤如下:
步骤1:按图1所示装置,在圆底烧瓶中加入1.2g粗水杨酸,10mL 30%乙醇和磁子.接通冷凝水后,搅拌加热至沸,直到完全溶解.
步骤2:冷却后,加入活性炭,重新搅拌加热煮沸几分钟后,利用图2装置趁热过滤到锥形瓶中,并在短颈漏斗上盖好表面皿.
步骤3:盛滤液的锥形瓶用塞子塞好,自然冷却后再用冰水冷却,析出水杨酸晶体.
步骤4:用图3所示装置进行抽滤,用少量30%的乙醇洗涤.抽干后得到的晶体转移到表面皿上,放入干燥器中干燥.
步骤5:称量干燥后固体质量为0.81g.

(1)步骤1中接通冷凝水时,冷水应从A(填“A”或“B”)端进.
(2)步骤2中“趁热过滤”的目的是防止冷却后晶体析出,与活性炭一起被过滤到滤纸上而损失.
(3)步骤3中“自然冷却后再用冰水冷却”,而不直接用冰水浴冷却的目的是防止热的锥形瓶在冰水中冷却时炸裂.
(4)步骤4中C装置的作用是安全瓶.
(5)本次实验中,水杨酸的收率为67.5%.确定最终产品是水杨酸的实验或方法是测定产品熔点或测定其红外光谱(及核磁共振氢谱)等.

分析 (1)采取逆流原理,冷凝管中通的水为下进上出;
(2)温度高时,溶质的溶解度大,若不趁热过滤,在过滤时溶质会在滤纸上析出;
(3)锥形瓶在热膨冷缩时,玻璃制品会被炸裂;
(4)C装置可以盛放倒吸过来的液体,故作安全瓶;
(5)水杨酸的产率=(水杨酸质量÷粗水杨酸的质量)×100%,测定物质的方法可以有测定熔点法、用红外光谱测定化学键鉴别法,或通过核磁共振氢谱测定不同种类的H原子鉴别法.

解答 解:(1)采取逆流原理通入冷凝水,冷凝管中充满冷凝水,进行充分冷凝,冷凝管中通的水由A口进,由B口流出,故答案为:A;
(2)温度高时,溶质的溶解度大,若不趁热过滤,在过滤时溶质会在滤纸上析出,步骤2中“趁热过滤”可以防止冷却后晶体析出,与活性炭一起被过滤到滤纸上而损失,
故答案为:防止冷却后晶体析出,与活性炭一起被过滤到滤纸上而损失;
(3)由于锥形瓶在热膨冷缩时,玻璃制品会被炸裂,步骤3中“自然冷却后再用冰水冷却”,而不直接用冰水浴冷却,可以防止热的锥形瓶在冰水中冷却时炸裂,
故答案为:防止热的锥形瓶在冰水中冷却时炸裂;
(4)C装置可以盛放倒吸过来的液体,故作安全瓶,
故答案为:安全瓶;
(5)水杨酸的产率为$\frac{0.81g}{1.2g}$×100%=67.5%,测定物质的方法可以有测定熔点法、用红外光谱测定化学键鉴别法,或通过核磁共振氢谱测定不同种类的H原子鉴别法,
故答案为:67.5%;测定产品熔点或测定其红外光谱(及核磁共振氢谱)等.

点评 本题以水杨酸的制备实验为载体,考查对装置与操作的分析评价、基本操作、有机物提纯及结构确定等,需要学生具备扎实的基础,难度中等.

练习册系列答案
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6.实验室常用苯甲醛在浓氢氧化钠溶液中制备苯甲醇和苯甲酸,反应如图1:

已知:
①苯甲酸在水中的溶解度为:0.18g(4℃)、0.34g(25℃)、0.95g(60℃)、6.8g(95℃).  
②乙醚沸点34.6℃,密度0.7138,易燃烧,当空气中含量为1.83~48.0%时易发生爆炸.  
③石蜡油沸点高于250℃
④苯甲醇沸点为205.3℃
实验步骤如下:
①向图2所示装置中加入8g氢氧化钠和30mL水,搅拌溶解,稍冷,加入10mL苯甲醛.开启搅拌器,调整转速,使搅拌平稳进行,加热回流约40min.
②停止加热,从球形冷凝管上口缓缓加入冷水20mL,摇动均匀,冷却至室温.然后用乙醚萃取三次,每次10mL.水层保留待用.合并三次萃取液,依次用5mL饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤,10mL 10%碳酸钠溶液洗涤,10mL水洗涤,然后分液,将水层弃去,所得醚层进行实验步骤③.
③将分出的醚层,倒入干燥的锥形瓶中,加无水硫酸镁,注意锥形瓶上要加塞;将锥形瓶中溶液转入图3所示的蒸馏装置,先缓缓加热,蒸出乙醚;蒸出乙醚后必须改变加热方式、冷凝方式,继续升高温度并收集205℃~206℃的馏分得产品A.
④将实验步骤②中保留待用的水层慢慢地加入到盛有30mL浓盐酸和30mL水的混合物中,同时用玻璃棒搅拌,析出白色固体.冷却,抽滤,得到粗产品,然后提纯得产品B.
根据以上步骤回答下列问题:
(1)步骤②萃取时用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒外,还需分液漏斗(仪器名称).
(2)步骤②中饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤是为了除去未反应完的苯甲醛,而用碳酸钠溶液洗涤是为了除去醚层中极少量的苯甲酸.醚层中少量的苯甲酸是从水层转移过来的,请用离子方程式说明其产生的原因
(3)步骤③中无水硫酸镁的作用是吸收水分,锥形瓶上要加塞的原因是防止乙醚挥发与空气混合,发生爆炸,产品A为苯甲醇.
(4)步骤③中蒸馏除去乙醚的过程中采用的加热方式为水浴加热;蒸馏得产品A的加热方式是石蜡油油浴加热.
(5)步骤④中提纯产品B时所用到的实验方法为重结晶.
16.锌钡白是一种白色颜料.工业上是由ZnSO4与BaS溶液混合而成:BaS+ZnSO4═ZnS↓+BaSO4↓.请根据以下工业生产流程回答有关问题.

Ⅰ.ZnSO4溶液的制备与提纯:
有关资料:a.菱锌矿的主要成分是ZnCO3,含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等;b.Zn(OH)2与Al(OH)3相似,能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2
(1)滤渣1的化学式为SiO2;②中使用的氧化剂最好是下列的B(填序号).
A.Cl2        B.H2O2          C.KMnO4         D.浓HNO3
(2)滤渣2中主要成份的化学式为Fe(OH)3、Cu(OH)2;为了达到综合利用、节能减排的目的,上述流程步骤④中的CO2可以来自于步骤①(选填①、②、③、⑤).
(3)步骤④发生的离子反应方程式为ZnO22-+2CO2+2H2O=Zn(OH)2↓+2HCO3-
(4)与Al相似,Zn也能溶于NaOH溶液.写出将Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原电池的负极电极反应式:Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O.
Ⅱ.BaS溶液的制备:

有关数据:Ba(s)+S(s)+2O2(g)═BaSO4(s)△H1=-1473.2kJ•mol-1
C(s)+1/2O2(g)═CO(g)△H2=-110.5kJ•mol-1
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(5)若煅烧还原的产物仅为BaS和CO,则其反应的热化学方程式为:BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)△H=+571.2kJ•mol-1
Ⅲ.制取锌钡白
(6)如果Ⅰ中步骤⑤使用硫酸过量,产生的后果是过量的酸与BaS溶液混合会产生有毒的H2S气体污染空气,而且锌钡白的产率会降低.

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