题目内容

3．Fridel-Crafts反应是向苯环上引入烷基最重要的方法，在合成上有很大的实用价值，该反应可以简单表示如下：ArH+RX$\stackrel{催化剂}{→}$ArR+HX；△H＜0（Ar表示苯基）．某化学兴趣小组在实验室先利用叔丁醇与盐酸反应制得叔丁基氯（沸点50.7℃），再利用Fridel-Crafts反应原理制备对叔丁基苯酚（熔点99℃）．反应流程及实验装置如图1所示：

试回答下列问题：
（1）步骤①是直接将盐酸、叔丁醇直于分液漏斗中，振摇一段时间后静置分液．振摇过程中应进行放气操作．步骤②中用饱和食盐水及饱和碳酸氢钠的目的是除去叔丁基氯粗产物中的HCl等酸性杂质、减少叔丁基氯溶解损耗量．步骤③是要将叔丁基氯粗产品制成精品，实验操作方法是蒸馏．
（2）步骤④在如图2所示的装置中进行，若实验过程中去掉制备装置中装有氯化钙的干燥管，有可能导致的不良后果是水气进入，反应物、催化剂等可能失效．
（3）叔丁基氯与苯盼反应时适当控制温度是很重要的．若反应过程中温度过高应用冷水浴冷却，否则可能导致的不良后果是反应放热使温度升高，且生成大量的HCl气体，若不及时冷却，叔丁基氯的蒸气易逸出而影响产率．
（4）常温下叔丁基氯易变质（打开瓶塞时瓶口会有白雾现象＞，故实验中所用的必须现用现配，试写出叔丁基氯在常温下变质时发生反应的化学方程式（CH3）3CCl→CH2=C（CH3）2+HCl↑或（CH3）3CCl+H2O→（CH3）3COH+HCl↑．
（5）实验中得到产品叔丁基苯盼常常不是白色而呈现浅紫色，你认为可能的原因是一部分苯酚被空气中的氧气所氧化．

分析 （1）根据分液漏斗的使用注意事项答题，叔丁基氯粗产物中有HCl等杂质，叔丁基氯在食盐水及饱和碳酸氢钠中的溶解度小，据此答题，由于叔丁基氯的沸点较低，可用蒸馏法分离；
（2）氯化钙干燥管具有吸水作用，可防止氯化铝水解而变质；
（3）若反应过程中温度过高，可导致叔丁基氯挥发；
（4）常温下叔丁基氯易变质，打开瓶塞时瓶口会有白雾现象，则有氯化氢产生，所以叔丁基氯发生消去反应生成CH2=C（CH3）2和HCl或（CH3）3CCl水解产生氯化氢；
（5）苯酚易被氧化而变质．

解答 解：（1）使用分液漏斗时，振摇过程中应进行放气，叔丁基氯粗产物中有HCl等杂质，叔丁基氯在食盐水及饱和碳酸氢钠中的溶解度小，所以步骤②中用饱和食盐水及饱和碳酸氢钠的目的是除去叔丁基氯粗产物中的HCl等酸性杂质、减少叔丁基氯溶解损耗量，由于叔丁基氯的沸点较低，可用蒸馏法分离，
故答案为：放气；除去叔丁基氯粗产物中的HCl等酸性杂质、减少叔丁基氯溶解损耗量；蒸馏；
（2）氯化钙干燥管具有吸水作用，可防止水气进入，使反应物、催化剂等失效，
故答案为：水气进入，反应物、催化剂等可能失效；
（3）反应为放热反应，随着反应的进行，温度逐渐升高，生成大量的HCl气体而导致反应装置内压强过高，且可导致叔丁基氯挥发而影响产率，
故答案为：反应放热使温度升高，且生成大量的HCl气体，若不及时冷却，叔丁基氯的蒸气易逸出而影响产率；
（4）常温下叔丁基氯易变质，打开瓶塞时瓶口会有白雾现象，则有氯化氢产生，所以叔丁基氯发生消去反应生成CH2=C（CH3）2和HCl或（CH3）3CCl水解产生氯化氢，反应的方程式为（CH3）3CCl→CH2=C（CH3）2+HCl↑或（CH3）3CCl+H2O→（CH3）3COH+HCl↑，
故答案为：（CH3）3CCl→CH2=C（CH3）2+HCl↑或（CH3）3CCl+H2O→（CH3）3COH+HCl↑；
（5）苯酚易被氧化生成对苯醌，可导致最终产品对叔丁基苯酚不是白色而呈现紫色，故答案为：一部分苯酚被空气中的氧气所氧化．

点评 本题以有机物的合成为载体综合考查化学制备实验方案的设计，侧重于学生的实验能力、评价能力和分析能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意把握实验操作原理和方法．

练习册系列答案
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15．香烟烟雾中含有CO、CO2、SO2、H2O等气体，用A．无水硫酸铜、B．澄清石灰水、C．红热氧化铜、D．生石灰、E．酸性品红溶液，F．酸性高锰酸钾溶液等将其一一检出，检出的正确顺序是（　　）
A．混合气体→A→E→B→A→D→CB．混合气体→C→D→E→E→A
C．混合气体→A→E→F→E→B→D→CD．混合气体→B→E→A→D→C
16．用NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述中正确的是（　　）
A．0.1mol•L-1稀硫酸100mL中含有硫酸根个数为0.1NA
B．1mol CH3+（碳正离子）中含有电子数为10NA
C．2.4g金属镁与足量的盐酸反应，转移电子数为2NA
D．12.4g白磷中含有磷原子数为O.4NA
11．利用废铝箔（主要成分为Al、少量的Fe、Si等）既可制取有机合成催化剂AlBr3又可制取净水剂硫酸铝晶体．
I．实验室制取无色的无水AlBr3（熔点：97.5℃，沸点：263.3℃～265℃，在空气中AlBr3遇水蒸气易发生水解）可用如图1所示装置，主要实验步骤如下：
步骤l．将铝箔剪碎，用CCl4浸泡片刻，干燥，然后投入
到烧瓶6中．
步骤2．从导管口7导入氮气，同时打开导管口l和4排出空气，一段时间后关闭导管口7和1；导管口4接装有P2O5的干燥管．
步骤3．从滴液漏斗滴入一定量的液溴于烧瓶6中，并保证
烧瓶6中铝过剩．
步骤4．加热烧瓶6，回流一定时间．
步骤5．将氮气的流动方向改为从导管口4到导管口l．将装有P2O5的干燥管与导管口1连接，将烧瓶6加热至270℃左右，使AlBr3蒸馏进入收集器2．
步骤6．蒸馏完毕时，在继续通入氮气的情况下，将收集器2从3处拆下，并立即封闭3处．
（1）步骤l中，铝箔用CCl4浸泡的目的是除去铝箔表面的油脂等有机物．
（2）步骤2操作中，通氮气的目的是排去装置中含水蒸气的空气．
（3）步骤3中，该实验要保证烧瓶中铝箔过剩，其目的是保证液溴完全反应，防止溴过量混入AlBr3中．
（4）步骤4依据何种现象判断可以停止回流操作5的管中回流液呈无色（或烧瓶6中物质呈无色）．
（5）步骤5需打开导管口l和4，并从4通入N2的目的是将AlBr3蒸气导入装置2中并冷凝．
Ⅱ．某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体，已知铝的物种类别与溶液pH关系如图2所示，实验中可选用的试剂：处理过的铝箔；2.0mol•L-1NaOH溶液：2.0mol•L-1硫酸
（6）由铝箔制备硫酸铝晶体的实验步骤依次为：
①称取一定质量的铝箔于烧杯中，分次加入2.0mol•L-1NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止．
②过滤，③滤液用2.0mol•L-1硫酸在不断搅拌下调到pH4～10左右；
④过滤、洗涤沉淀；⑤向沉淀中不断加入2.0mol•L-1硫酸，至恰好溶解；
⑥蒸发浓缩；⑦冷却结晶；⑧过滤、洗涤、干燥．
18．高锰酸钾[KMnO4]是常用的氧化剂．工业上以软锰矿（主要成分是MnO2）为原料制备高锰酸钾晶体．中间产物为锰酸钾[K2MnO4]．如图1是实验室模拟制备的操作流程：

相关资料：
①物质溶解度
物质KMnO4K2CO3KHCO3K2SO4CH3COOK
20℃溶解度6.411133.711.1217
②锰酸钾[K2MnO4]
外观性状：墨绿色结晶．其水溶液呈深绿色，这是锰酸根（MnO42-）的特征颜色．
化学性质：在强碱性溶液中稳定，在酸性、中性和弱碱性环境下，MnO42-会发生歧化反应．
试回答下列问题：
（1）煅烧软锰矿和KOH固体时，不采用石英坩埚而选用铁坩埚，实验中用铁坩埚煅烧暴露在空气中的固体混合物发生反应的化学方程式为2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O．
（2）实验时，若CO2过量会生成KHCO3，请用离子方程式表示实验中通入适量CO2时导致体系中KMnO4产品纯度降低的原因：3MnO42-+2CO2═2MnO4-+MnO2↓+2CO32-；
（3）工业上一般采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾，试写出该电解反应的化学方程式2K2MnO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2KMnO4+H2↑+2KOH；
传统工艺采用无膜电解法由于副反应发生，Mn元素利用率和电流效率都会偏低．有同学联想到离子交换膜法电解饱和食盐水提出改进方法：可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解（如图2）．图中A口加入的溶液最好为KOH溶液．使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因为阳离子交换膜防止锰酸根进入阴极区被还原．
8．下列说法正确的是（　　）
A．由非金属元素形成的化合物一定不是离子化合物
B．含有金属元素的化合物一定是离子化合物
C．活泼金属与活泼非金属化合时，能形成离子键
D．第IA族和VIIA族原子化合时，一定生成离子键
15．常温下，下列溶液中有关物质的量浓度关系不正确的是（　　）
A．pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液等体积混合后pH＜7，则HA为弱酸
B．pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液：c（NaOH）＜c（Na2CO3）＜c（CH3COONa）
C．物质的量浓度均为0.2mol•L-1CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合：2c（Na+）=c（CH3COO-）+c（CH3COOH）=0.2mol•L-1
D．0.1mol•L-1的NaHA溶液，其pH=4：c（HA-）＞c（H+）＞c（H2A）＞c（A2-）
12．某学生利用以下装置探究氯气与氨之间的反应．其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨反应的装置．

请回答下列问题：
（1）装置F中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O．
（2）装置A、F中共有的玻璃仪器名称是导管、分液漏斗、圆底烧瓶；装置E的作用是吸收氯气中的氯化氢．
（3）用装置A还可以实现D
A．Cu和浓H2SO4制SO2   B．Fe和浓HNO3制NO2
C．石英和焦炭制CO       D．电石和饱和食盐水制C2H2
（4）装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，另一生成物是空气的主要成分之一．写出反应的化学方程式8NH3+3Cl2═6NH4Cl+N2．当有a mol氯气参加反应时，转移的电子总数为b个，则阿伏加德罗数常数为$\frac{b}{2a}$mol-1（用含a、b的代数式表示）．
13．山萘酚（Kaempferol）结构如图所示，且大量存在于水果、蔬菜、豆类、茶叶中，具有多种生物学作用，如抗氧化、抑制肿瘤生长及保护肝细胞等作用．有关山萘酚的叙述正确的是（　　）
A．结构式中含有2个苯环和羟基、醚键、羧基、碳碳双键
B．可发生取代反应、水解反应、加成反应
C．可与NaOH反应，不能与NaHCO3反应
D．1mol山萘酚与溴水反应最多可消耗4molBr2

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