题目内容

4.目前市场上大量矿泉水、食用油等产品包装瓶几乎都是用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯,简称聚酯)制作的.利用废聚酯饮料瓶制备对苯二甲酸的反应原理如下:

实验过程如下:
步骤1:在100mL四颈瓶上分别装置冷凝管、搅拌器和温度计.依次加入5g废饮料瓶碎片、0.05g氧化锌、5g碳酸氢钠和25mL乙二醇.缓慢搅拌,油浴加热,升温到180℃,反应15min.
步骤2:冷却至160℃停止搅拌,将搅拌回流装置改成搅拌、减压蒸馏装置,减压蒸馏.
步骤3:向四颈瓶中加入50mL沸水,搅拌使残留物溶解.抽滤除去少量不溶物.
步骤4:将滤液转移到400mL烧杯中,用25mL水荡洗滤瓶并倒入烧杯中,再添加水使溶液总体积达200mL,加入沸石,将烧杯置于石棉网上加热煮沸.
步骤5:取下烧杯,取出沸石后趁热边搅拌边用8~10mL HCl酸化,酸化结束,体系呈白色浆糊状.
步骤6:冷至室温后再用冰水冷却.抽滤,滤饼用蒸馏水洗涤数次至滤出液pH=6,抽干后再用10mL丙酮分2次洗涤,抽干,干燥.
(1)步骤1反应过程中的现象是固体溶解,有气泡产生.
(2)步骤2是为了分离出乙二醇.
(3)步骤3抽滤需要用到的主要仪器有布氏漏斗、吸滤瓶.
(4)步骤4加沸石的目的是防止暴沸.
(5)步骤5用盐酸酸化的目的是将对苯二甲酸钠转化为对苯二甲酸.
(6)步骤6用丙酮洗涤的目的是丙酮易挥发,有利于干燥..

分析 (1)根据反应方程式中生成物确定实验现象;
(2)减压蒸馏能分离出沸点较低的物质;
(3)抽滤需要用到的主要仪器有布氏漏斗和吸滤瓶;
(4)沸石有防止暴沸的作用;
(5)对苯二甲酸钠和盐酸能反应;
(6)利用丙酮作洗涤剂易于干燥.

解答 解:(1)根据方程式知,饮料瓶碎片逐渐和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,所以看到的现象是固体溶解,有气泡产生,
故答案为:固体溶解,有气泡产生;
(2)乙二醇熔沸点较低,减压蒸馏,有利于乙二醇分离,反应后溶液中含有对苯二甲酸钠和乙二醇,减压蒸馏可得乙二醇,
故答案为:乙二醇;
(3)抽滤需要用到的主要仪器有布氏漏斗和吸滤瓶,
故答案为:布氏漏斗、吸滤瓶;
(4)沸石的作用是防止液体剧烈沸腾,溅出液体而产生安全事故,所以加入沸石的目的是防止暴沸,
故答案为:防止暴沸;
(5)对苯二甲酸钠和盐酸能反应生成对苯二甲酸,从而实现实验目的,盐酸酸化的目的是将对苯二甲酸钠转化为对苯二甲酸,
故答案为:将对苯二甲酸钠转化为对苯二甲酸;
(6)丙酮具有挥发性,便于干燥,
故答案为:丙酮易挥发,有利于干燥.

点评 本题考查对苯二甲酸的制备实验,考查考生对实验中现象的分析、仪器的作用及操作目的分析能力.难度中等.

练习册系列答案
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16.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味.实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下:

 相对分子质量密度/(g•cm-3沸点/℃水中溶解性
异戍醇880.8123131微溶
乙酸601.0492118
乙酸异戊酯1300.8670142难溶
某同学的实验步骤:
①在A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸;
②缓慢加热A,回流50min;
③反应液冷至室温后倒入仪器甲中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;
④分出的产物加入少量无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体;
⑤进行蒸馏纯化,收集140~143℃馏分,得乙酸异戊酯2.6g.
请回答下列问题:
(1)该酯化反应的原子利用率是$\frac{23}{26}$(用分数表示).
(2)实验中仪器B的作用是冷凝回流,步骤③中的仪器甲是分液漏斗.
(3)该同学开始加热A后,发现此前操作中有一处严重的疏漏,如何补救?装置冷却后再补加数片沸石或碎瓷片.
(4)步骤④中加入无水MgSO4是为了除去某种杂质,如何检验该杂质是否除尽?简述实验方法:取出部分产物,往其中中加入少量无水硫酸铜,若不变蓝,表明水已除尽.
(5)步骤⑤中,若温度计水银球的位置过高,则所收集馏分的沸点高于(填“高于”或“低于”)目标产物的沸点.
(6)本实验的产率是d(填标号).  a.30%   b.40%  c.50%  d.60%
13.苯甲酸广泛应用于制药和化工行业.某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸.
=2KMnO4$\stackrel{△}{→}$+KOH+2MnO2↓+H2O
+HCl→+KCl
实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯.

已知:苯甲酸相对分分子质量122,熔点122.4℃,在25℃和95℃时溶解度度分别为0,.3g和6.9g;纯净固体有机物一般都有固定熔点.
(1)操作I为分液,操作II为蒸馏.
(2)无色液体A是甲苯,定性区分苯和A的试剂常采用酸性高锰酸钾溶液,现象是紫色溶液褪色.
(3)测定白色固体B的熔点,发现其在115℃开始熔化,达到130℃时仍有少量不熔.该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物,设计了如下方案进行提纯和检验,实验结果表
明推测正确.请完成表中内容.
序号实验方案试验现象结论
将白色固体B加入水中,加热
溶解,冷却过滤
得到白色晶体和无色滤液
取少量滤液于试管中,
滴入适量的硝酸酸化的AgNO3溶液
生成白色沉淀滤液含Cl-
干燥白色晶体,加热使其熔化,
测得熔点
测得熔点为122.4℃白色晶体是苯甲酸
(4)纯度测定:称取1.220g产品,配成100mL甲醇溶液,移取25.00mL溶液,滴定,消耗KOH大的物质的量为2.40×10-3mol.产品中苯甲酸质量分数的计算表达为$\frac{2.4×1{0}^{-3}×4×122g/mol}{1.22g}×100%$,计算结果为96%(保留二位有效数字).

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