题目内容

13.正丁醛是一种化工原料.某实验小组利用如下装置合成正丁醛.

发生的反应如下:CH3CH2CH2CH2OH$→_{H_{2}SO_{4}△}^{Na_{2}CrO_{7}}$CH3CH2CH2CHO反应物和产物的相关数据列表如下:
沸点/℃密度/(g•cm-3)水中溶解性
正丁醇11.720.8109微溶
正丁醛75.70.8017微溶
实验步骤如下:
将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中.在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热.当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液.滴加过程中保持反应温度为90-95.C,在E中收集90.C以下的馏分.将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75-77.C馏分,产量2.0g.
回答下列问题:
(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中?不能  (填“能”或“不能”)说明理由容易发生迸溅.
(2)加入沸石的作用是防止暴沸.
(3)分液漏斗使用前必须进行的操作是c(填正确答案标号).
a.润湿b.干燥        c.检漏         d.标定
(4)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时,水在下层(填“上”或“下”
(5)反应温度应保持在90-95℃,其原因是保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化.
(6)本实验中,正丁醛的产率为51.4%.

分析 (1)不能将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,因为浓硫酸的密度大,容易发生迸溅;
(2)加入沸石的作用是防止暴沸;
(3)分液漏斗使用前必须进行检漏;
(4)由表中数据可知,正丁醛密度小于水的密度,据此判断;
(5)根据题目所给反应物和产物的沸点数据可知,反应温度保持在90~95℃,既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化;
(6)设正丁醛的理论产量为xg,根据关系式C4H10O~C4H8O列计算出理论产量,根据产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算.

解答 解:(1)因为浓硫酸的密度大,将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,容易发生迸溅,
故答案为:不能,容易发生迸溅;
(2)加入沸石的作用是防止暴沸,
故答案为:防止暴沸;冷却后补加;
(3)分液漏斗使用前必须进行检漏,
故选c;
(4)正丁醛密度为0.8017 g•cm-3,小于水的密度,故分层水层在下方,
故答案为:下;
(5)根据题目所给反应物和产物的沸点数据可知,反应温度保持在90~95℃,既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化,
故答案为:保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化;
(6)设正丁醛的理论产量为xg,根据关系式,
C4H10O~C4H8O
74       72
4g       xg
解得:x=$\frac{72×4}{74}$=3.89,所以C4H8O的产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{2.0g}{3.89g}$×100%=51.4%,
故答案为:51.4.

点评 本题考查有机化学实验、反应原理、基本操作、化学计算等,难度不大,注意计算中正丁醇的转化率等于正丁醛的产率,注意对基础知识的理解掌握.

练习册系列答案
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18.甲醇是有机化工原料和优质燃料,主要应用于精细化工、塑料等领域,也是农药、医药的重要原料之一,回答下列问题:
(1)工业上可用CO2和H2反应合成甲醇,已知25℃、101kPa下:
H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H2=-242kJ•mol-1
CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O△H2=-676kJ•mol-1
①写出CO2与H2反应生成CH3OH(g)与H2O(g)的热化学方程式CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-50 kJ/mol.
②下列表示合成甲醇反应的能量变化示意图中正确的是a(填字母).

③合成甲醇所需的H2可由下列反应制取:H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g),某温度下该反应的平衡常数K=1,若起始时c(CO)=1mol•L-1,c(H2O)=2mol•l-1,则达到平衡时H2O的转化率为33.3%.
(2)CO和H2反应也能合成甲醇:CO(g)+2H2?CH3OH(g)△H=-90.1kJ•mol-1,在250℃下,将一定量的CO和H2投入10L的恒容密闭容器中,各物质的浓度(mol•L-1)变化如下表所示(前6min没有改变条件):
2min4min6min8min
CO0.070.060.060.05
H2x0.120.120.2
CH3OH0.030.040.040.05
①x=0.14,250℃时该反应的平衡常数K=46.3.
②若6~8min时只改变了一个条件,则改变的条件是加入1mol氢气,第8min时,该反应是否达到平衡状态?不是(填“是”或“不是”)
③该合成反应的温度一般控制在240~270℃,选择此温度的原因是:
Ⅰ.此温度下的催化剂活性高;
Ⅱ.温度低,反应速率慢,单位时间内的产量低,而正反应为放热反应,温度过高,转化率降低.
(3)甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸,在常温下,20.00mL0.1000mol•L-1NaOH溶液与等体积、等浓度甲酸溶液混合后所得溶液的pH>(填“<”“>”或“=”)7,原因是HCOO-+H2O?+HCOOH+OH-(用离子方程式表示).

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