题目内容

13．Fridel-Crafts反应：ArH+RX$\stackrel{无水AlCl_{3}}{→}$ArR+HX；△H＜0（Ar表示苯基）是向苯环上引入烷基方法之一．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反应制备对叔丁基苯酚（熔点99℃）．反应流程如图所示：

（1）分液用到的主要仪器是分液漏斗．
（2）对有机层依次用饱和碳酸氢钠和蒸馏水洗涤，饱和碳酸氢钠的作用是除去叔丁基氯粗产物中的HCl．
通过蒸馏操作可将叔丁基氯粗产物转化为较为纯净的叔丁基氯．
（3）写出本实验中反应②的化学方程式：+（CH3）3CCl $\stackrel{无水AlCl_{3}}{→}$+HCl．
该反应用冷水浴控制适当温度，其原因是Fridel-Crafts反应是放热反应，反应过程中溶液温度容易升高，且生成大量的HCl气体，而叔丁基氯的沸点只有50.7℃，若不注意及时冷却就会使叔丁基氯的蒸气被大量的HCl气体带走而影响产率．
（4）对叔丁基苯酚有时候呈现紫色，原因可能是一部分对叔丁基苯酚被空气中的氧气所氧化．

分析 叔丁醇与盐酸反应（CH3）3COH+HCl→（CH3）3CCl+H2O、叔丁基氯有机层中含有盐酸，加入碳酸氢钠可除去，由于叔丁基氯的沸点较低，可用蒸馏法分离；叔丁基氯与苯酚发生取代反应：+（CH3）3CCl $\stackrel{无水AlCl_{3}}{→}$+HCl，生成对叔丁基苯酚．
（1）对反应后形成的互不相溶的两液体进行分液用分液漏斗；
（2）叔丁基氯有机层中含有盐酸，加入碳酸氢钠可除去，由于叔丁基氯的沸点较低，可用蒸馏法分离；
（3）写出本实验中反应②为叔丁基氯与苯酚发生取代反应生成对叔丁基苯酚和氯化氢；反应是放热反应，反应过程中溶液温度容易升高，且生成大量的HCl气体，而叔丁基氯的沸点只有50.7℃，若不注意及时冷却就会使叔丁基氯的蒸气被大量的HCl气体带走而影响产率；
（4）酚易被空气中的氧气氧化而变质．

解答 解：叔丁醇与盐酸反应（CH3）3COH+HCl→（CH3）3CCl+H2O、叔丁基氯有机层中含有盐酸，加入碳酸氢钠可除去，由于叔丁基氯的沸点较低，可用蒸馏法分离；叔丁基氯与苯酚发生取代反应：+（CH3）3CCl $\stackrel{无水AlCl_{3}}{→}$+HCl，生成对叔丁基苯酚．
（1）叔丁醇与盐酸发生取代反应，生成的叔丁基氯在有机层，将水层与有机层分离，通常采用分液操作，用到的主要仪器是分液漏斗，
故答案为：分液漏斗；
（2）有机层中会溶解一些HCl，加入饱和碳酸氢钠溶液可以吸收HCl，除去叔丁基氯中的HCl，再进行蒸馏操作可将叔丁基氯粗产物转化为较为纯净的叔丁基氯，
故答案为：除去叔丁基氯中的HCl；蒸馏；
（3）本实验中反应②为叔丁基氯与苯酚发生取代反应：+（CH3）3CCl $\stackrel{无水AlCl_{3}}{→}$+HCl，生成对叔丁基苯酚，该反应是放热反应，反应过程中溶液温度容易升高，且生成大量的HCl气体，而叔丁基氯的沸点只有50.7℃，若不注意及时冷却就会使叔丁基氯的蒸气被大量的HCl气体带走而影响产率，故应用冷水浴冷却，
故答案为：+（CH3）3CCl $\stackrel{无水AlCl_{3}}{→}$+HCl；Fridel-Crafts反应是放热反应，反应过程中溶液温度容易升高，且生成大量的HCl气体，而叔丁基氯的沸点只有50.7℃，若不注意及时冷却就会使叔丁基氯的蒸气被大量的HCl气体带走而影响产率；
（4）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，题目难度中等，注意把握实验操作原理和方法．

练习册系列答案
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16．将浓度均为0.1mol/L的三种溶液等体积混合，充分反应后没有沉淀的一组溶液是（　　）
A．BaCl2　NaOH　NaHCO3B．AlCl3　NH3•H2O　NaOH
C．Ba（OH）2　CaCl2　Na2SO4D．Na2CO3　MgCl2　H2SO4
17．下列有机物属于芳香族化合物的是（　　）
A．烷烃B．乙烯C．苯D．卤代烃
1．硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）俗名大苏打、海波，常用于除卤剂和定影剂．Na2S2O3在酸性条件下极不稳定：S2O${\;}_{3}^{2-}$+2H+=H2O+SO2↑+S↓．以Na2S、Na2SO3和浓盐酸为原料．在60℃-80℃用新制的S与Na2SO3反应可制取Na2S2O3；实验装置如图．（已知H2SO3酸性比H2S强）

回答下列问题：
（1）写出试剂的名称：X亚硫酸钠；装置B，D的作用是：B除去SO2气体中的HCl杂质，D防止E中液体倒流（或防止倒吸、或安全瓶均可）．
（2）实验开始时，为使反应有效地进行，下列实验操作的顺序是：③①②（填编号）
①打开A中分液漏斗的活塞，向烧瓶中加入液体；②点燃装置A的酒精灯加热；③点燃装置C的酒精灯加热．
（3）反应开始后，装置C锥形瓶中的溶液先变浑浊，出现浑浊现象的原因是：Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S、2H2S+SO2=2H2O+3S↓（或2H2S+H2SO3=3H2O+3S↓）（用化学方程式表示）；当溶液变澄清时，停止反应；然后将所得混合液趁热过滤，经加热蒸发、冷却得到硫代硫酸钠晶体．
（4）实验时，也可先在装置C的锥形瓶中加入一定量的X和Y的混合物，然后按第（2）第（3）步制取Na2S2O3．要使原子利用率达到100%，则X、Y的物质的量之比是：1：2．
8．食盐中的加碘剂选用的是碘酸钾（KIO3）而不是碘化钾（KI）．实验室可用采用如图1实验流程制备碘酸钾．
（1）操作①和操作③的名称分别为过滤、蒸馏．操作②所用到的玻璃仪器有分液漏斗．
（2）由单质碘制备碘酸钾的离子方程式为I2+5Cl2+12OH-=2IO3-+10Cl-+6H2O．
（3）问题讨论：在选择试剂X时，甲同学只选择了H2O2，乙同学除了选择H2O2外还加入了少量H2SO4，并做如下实验：
甲乙
所选试剂XH2O2H2O2，少量稀H2SO4
操作向5mLM和淀粉的混合溶液中加入1mL H2O2向5mLM和淀粉的混合溶液中加入1mL H2O2，再加少量稀H2SO4
实验现象几秒钟后，溶液呈现很淡的蓝色溶液立刻呈现较深的蓝色
①根据乙同学选择的试剂X，写出M→N离子方程式2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O；
②由甲、乙两同学的实验结果，你能得到的结论是：溶液的酸碱性会影响H2O2的氧化能力．
（4）实验探究：受（3）实验的启发，甲、乙同学继续探究KI固体在空气中放置变质的原因．
甲同学认为：KI变质只与空气中的O2和H2O有关；
乙同学认为：KI变质除了与O2和H2O有关外，还应与空气中的某种气体成分Y有关．
甲、乙同学分别用如图2所示装置进行实验，一段时间后取出燃烧匙中的固体，在试管中溶于淀粉溶液，结构发现甲同学试管中溶液未变蓝，而乙同学试管中溶液明显变蓝．
①气体Y为CO2（填化学式）．
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18．以铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产化工原料红矾钠（主要成分为重铬酸钠：Na2Cr2O7•2H2O），其主要工艺流程如下：

查阅资料得知：在碱性条件下，某些氧化剂能将Cr3+转化为CrO42-．
回答下列问题：
（1）为了提高铬铁矿中Cr3+的浸出率，可采取的措施有（填两项）：适当升高溶液温度、将铬铁矿进行粉碎、搅拌或适当增大硫酸的浓度等．
（2）实验室中操作①②中用到的硅酸盐质的主要仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗（填仪器名称）．
（3）固体A中含有的物质是SiO2，固体C中含有的物质是Al（OH）3 和Fe（OH）3．
（4）写出溶液D转化为溶液E过程中反应的离子方程式10OH-+2Cr3++3H2O2=2CrO42-+8H2O．
（5）酸化过程是使CrO42-转化为Cr2O72-，写出该反应的离子方程式2H++2CrO42-=Cr2O72-+H2O．
（6）将溶液F经过下列操作：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠．
5．工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2H2（g）?CH30H（g）△H，下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：
温度/℃250310350
K/（mol•L-1）-22.0410.2500.012
（1）由表中数据判断△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.5mol•L-1，则此时的温度为310℃．
（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：
浓度mol•L-1
时间/min		C（CO）C（H2）C（CH3OH）
00.81.60
20.6x0.2
40.30.60.5
60.30.60.5
①反应从2min到4min之间，H2的反应速率为0.3mol•L-1min-1．
②反应达到平衡时CO的转化率为62.5%．
③反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是a（填序号）．
a．使用催化剂  b．降低温度  c．增加H2的浓度
（4）常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1
（5）一种甲醇燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧化作用生成水和二氧化碳．该电池的负极反应式为：CH3OH+H2O=CO2+6H++6e-．若以上述燃料电池为电源来电解饱和食盐水，当消耗32g甲醇时，电解产生的H2体积（标况）为67.2 L．
2．下列反应属于取代反应的是（　　）
①CH3-CH2OH+HBr→CH3-CH2Br+H2O
②2CH3-CH2OH$\stackrel{一定条件}{→}$CH3-CH2-O-CH3-CH3+H2O
③2CH3-CH2-CHO+O2$\stackrel{一定条件}{→}$2CH3-CH2-COOH
④CH2=CH-CH2OH$\stackrel{一定条件}{→}$CH3-CH2-CH2OH．
A．①②B．①③C．②④D．③④
3．下列各组物质中，属于同分异构体的是（　　）
A．O2与O3B．正戊烷与异戊烷C．甲烷与乙烷D．淀粉与纤维素

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