题目内容
【题目】环己酮实验室合成的反应如下:
环己醇和环己酮的部分物理性质见下表:
物质 | 相对分子质量 | 沸点(℃) | 密度(g·cm-3、20℃) | 溶解性 |
环己醇 | 100 | 161.1 | 0.9624 | 能溶于水和醚 |
环己酮 | 98 | 155.6 | 0.9478 | 微溶于水,能溶于醚 |
现以20mL环己醇与足量Na2Cr2O7和硫酸的混合液充分反应,制得主要含环己酮和水的粗产品,然后进行分离提纯。其主要步骤有(未排序):
a.蒸馏、除去乙醚后,收集151℃~156℃馏分
b.水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层
c.往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液
d.过滤
e.加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量水
回答下列问题:
(1)上述分提纯步骤的正确顺序是____________________。
(2)b中水层用乙醚萃取的目的是______________________。
(3)以下关于萃取分液操作的叙述中,不正确的是______________
A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗,塞上玻璃塞,如图用力振荡
B.振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C.分液时,需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔,再打开旋塞待下层液体全部流尽时,再从上口倒出上层液体
D.经几次振荡并放气后,手持分漏斗静置液体分层
(4)在上述操作c中,加入NaCl固体的作用是____________________。蒸馏除乙醚的过程中采用的加热方式为_____________________。
(5)蒸馏操作时,一段时间后发现未加沸石,应采取的正确方法是______________________。
(6)利用红外光谱可以分析出环己酮的官能团为_____________________。
【答案】 c b e d a 使水层中少量的有机物进一步被提取,提高产品的产量 ABD 降低环己酮的溶解度;增加水层的密度,有利于分层 水浴加热 停止加热,冷却后加入沸石 羰基
【解析】(1)在上述方法中制取的物质环己酮中含有未反应的环己醇,由于环己醇能溶于水和醚,而环己酮微溶于水,能溶于醚,所以提纯步骤是:首先往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液;然后水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层,再加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量水,接着进行过滤,除去MgSO4晶体,最后蒸馏、除去乙醚后,收集151℃~156℃馏分即得到纯净的环己酮;所以正确的分离提纯步骤c b e d a;正确答案:c b e d a。
(2)在b中水层用乙醚萃取的目的是使水层中少量的有机物进一步被提取,提高产品的产量;正确答案:使水层中少量的有机物进一步被提取,提高产品的产量。
(3)混合振荡:用左手握住分液漏斗活塞,右手压住分液漏斗口部,把分液漏斗倒转过来振荡,使两种液体充分接触,振荡后打开活塞,将漏斗内气体放出;分液时,为了使液体能够顺利流出,需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔,下层液体从下口流出,上层的液体从上口倒出;放气的方法为:漏斗倒置,打开旋塞放气;经几次振荡并放气后,把分液漏斗放在铁架台的铁圈上进行静置,使液体分层;错误的操作为ABD;正确选项ABD。
(4)在上述操作D中,加入NaCl固体的作用是降低环己酮的溶解度;增加水层的密度,有利于分层;在蒸馏除乙醚的操作中为了减少环己酮的挥发造成的消耗;通常采用的加热方式为水浴加热;正确答案:降低环己酮的溶解度;增加水层的密度,有利于分层; 水浴加热 。
(5)蒸馏操作时,一段时间后发现未加沸石,应采取的正确方法是:停止加热,冷却后加入沸石;正确答案:停止加热,冷却后加入沸石。
(6)利用红外光谱可以分析出环己酮中基团为-CH2- 、 -CO-;官能团为-CO-;正确答案:羰基。
【题目】通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅,粗硅(合铁、铝、硼、磷等杂质)与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450-500℃),四氧化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。(D的硬质玻璃管中盛装粗硅)
相关信息如下:a.四氧化硅遇水极易反应生成硅酸和氯化氢;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
c.有关物质的物理常数见下表:
物质 | SiCl4 | BCl3 | AlCl3 | FeCl3 | PCl5 |
沸点/℃ | 57.7 | 12.8 | — | 315 | — |
熔点/℃ | -70.0 | -107.2 | — | — | — |
升华温度/℃ | — | — | 180 | 300 | 162 |
请回答下列问题:
(1)写出用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅的化学方程式_________________________。
(2)写出装置A中发生反应的离子方程式__________________________________。
(3)装置A中g管的作用是_________________;装置C中的试剂是____________;
(4)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过多次蒸馏得到高纯度四氯化硅,蒸馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。
(5)写出尾气处理装置中发生反应的离子方程式___________________________。
(6)本题实验装置中有一明显的不足之处,请简述你的改进方案及理由: ___________。