题目内容

【题目】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/℃

64.7

249

199.6

密度/g.cm-3

0.792

1.2659

1.0888

Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品

在圆底烧瓶中加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇(密度约为0.79 g·cm－3)，再小心加入3 mL浓硫酸，混匀后，投入几块碎瓷片，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品。

（1）浓硫酸的作用是______________；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：_________________________________________。

（2）甲和乙两位同学分别设计了如图所示的两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__________装置(填“甲”或“乙”)

（3）反应物CH3OH应过量，理由是__________________________。

Ⅱ.粗产品的精制

（4）苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等，现拟用下列流程图进行精制，请在流程图中方括号内填入操作方法的名称。

（5）通过计算，苯甲酸甲酯的产率为__________。

【答案】（1）催化剂、吸水剂 +CH3OH

（2）甲 （3）反应物CH3OH过量，使平衡向右移动，有利于提高苯甲酸的转化率

（4）分液；蒸馏 （5） 65.0%

【解析】

试题分析：（1）酯化反应中，浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；酯化反应机理是酸脱羟基醇脱氢，所以化学方程式为：+CH3OH。

（2）由两装置图可知，甲图有冷凝管，充分起到回流作用，乙图则没有，而本题中反应物甲醇沸点低，苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸点远高于甲醇，若采用乙图，甲醇必定会大量挥发，不利于合成反应，所以根据有机物的沸点，最好采用甲装置。

（3）可逆反应，进行不彻底，增大一种反应物（甲醇）浓度，使平衡右移，有利于提高另一种反应物（苯甲酸）的转化率，所以反应物CH3OH过量的理由是反应物CH3OH过量，使平衡向右移动，有利于提高苯甲酸的转化率。

（4）经过a步后得到水层和油层，所以a是分液；有机层又分离出不同的有机物，所以b是分馏；
（5）由所给数据可知甲醇过量，按苯甲酸的量计算，12.2g的苯甲酸的物质的量是0.1mol,理论上应得苯甲酸甲酯的质量是13.6g，实际得8.84g，所以苯甲酸甲酯的产率为8.84g/13.6g×100%=65.0%。

练习册系列答案
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则CO2与H2反应生成液态CH3OH 的热化学方程式为_______________________。

（2）CH4 和H2O(g)通过下列转化也可以制得CH3OH:

I.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)； △H1>0

II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)； △H2<0

将1.0molCH4 和3.0molH2O (g)通入反应室（容积为100L）中，在一定条件下发生反应I，CH4的转化率与温度、压强的关系如下图所示。

① 图中的P1___P2（填“<”、“>”或“=”) ，判断的理由是________________。

② 若反应II在恒容密闭容器进行，下列能判断反应II达到平衡状态的是______（填序号）。

A．生成CH3OH 的速率与消耗CO 的速率相等 B．混合气体的密度不变

C．混合气体的总物质的量不变 D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

③在某温度下，将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中发生反应II，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度（mol· L-1）变化如下表所示：

2min

5min

10min

CO

0.07

0.06

0.05

H2

0.14

0.12

0.20

CH3OH

0.03

0.04

0.05

若5min时只改变了某一条件，则所改变的条件是_______________。

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①Ⅱ和Ⅰ相比，改变的反应条件是 。

②反应Ⅰ在5 min时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时v(HCOOCH3)＝ 。

③反应Ⅱ在2 min时达到平衡，平衡常数K(Ⅱ)＝ 。在体积和温度不变的条件下，在上述反应达到平衡Ⅱ时，再往容器中加入1 mol CO和2mol HCOOCH3后v(正)______ v(逆)(填“＞”“＜”“＝”)，原因是________________。

④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低：T1 T3(填“＞”“＜”“＝”)，判断的理由是_____________________________。

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的转化率增大

C．保持其他条件不变，若该反应在CCl4中进行，其平衡常数为1．9，则（t-BuNO）2的平衡转化率小于65%

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（1）写出上述制备硅的化学反应方程式_____________________。

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（1）写出A的化学式：_____________； B的电子式：_______________。

（2）写出上述实验①、②所发生的离子反应方程式：①________________________________；②__________________________________。

（3）D、E对环境有危害，可用NaOH溶液来吸收等物质的量的D、E混合气体，写出其化学反应方程式___________________。

（4）判断盐F的可能成份______________；设计实验方案确定F的成份__________________。

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已知：①

②核磁共振氢谱显示C的分子中含有4种不同化学环境的氢原子，且峰面积之比为3:2:2:1。

③F是酯类化合物，分子中苯环上的一溴代物只有两种。

（1）A的分子式是 ，主要用途是 （写一种）。

（2）检验B中官能团的常用方法是 。

（3）D物质的名称为 。

（4）C+E→F的化学方程式是 。

（5）X与E互为同分异构体，且X有下列性质，符合条件的X有 种。

①接触NaHCO3有二氧化碳气体产生。

②与银氨溶液共热有银镜现象。

③1摩尔X与足量钠反应有1摩尔气体产生。

（6）Y与E也互为同分异构体，属于酯类化合物，分子中只含一种官能团，且苯环上的一硝基取代物只有一种，则Y的结构简式为 。

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（1）纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的三种方法：

①工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法I，其原因是____________。

②已知：

2Cu(s)+1/2O2(g)═Cu2O(s)△H=-169kJmol-1，

C(s)+1/2O2(g)═CO(g)△H=-110.5kJmol-1，

Cu(s)+1/2O2(g)═2CuO(s)△H=-157kJmol-1

则方法I发生的反应：2CuO(s)+C(s)=Cu20(s)+CO(g)； △H=____________kJ/mol。

（2）氢化亚铜是一种红色固体，可由下列反应制备：4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH↓+4H2SO4+3H3PO4．

该反应每转移3mol电子，生成CuH的物质的量为____________。

（3）氯化铜溶液中铜各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与c(Cl-)的关系如图所示。

①当c(Cl-)=9molL-1时，溶液中主要的3种含铜物种浓度大小关系为____________。

②在c(Cl-)=1molL-1的氯化铜溶液中，滴入AgNO3溶液，含铜物种间转化的离子方程式为____________(任写一个)．

（4）已知：Cu(OH)2是二元弱碱；亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸，与NaOH溶液反应，生成Na2HPO3．

①在铜盐溶液中Cu2+发生水解反应的平衡常数为____________，(已知：25℃时，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20mol3L-3)

②电解Na2HPO3溶液可得到亚磷酸，装置如图(说明：阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)，则产品室中反应的离子方程式为____________。

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