某实验小组用图所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯):反应原理:实验中可能用到的数据:密度g•cm-3沸点/℃溶解性甲苯0.866110.6不溶于水.易溶于硝基甲苯对硝基甲苯1.286237.7不溶于水.易溶于液体烃邻硝基甲苯1.162222不溶于水.易溶于液体烃实验步骤:①浓硫酸与浓硝酸按体积比1:3配制混合溶液� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

11．某实验小组用图所示装置制备一硝基甲苯（包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯）：

反应原理：

实验中可能用到的数据：

	密度g•cm^-3	沸点/℃	溶解性
甲苯	0.866	110.6	不溶于水，易溶于硝基甲苯
对硝基甲苯	1.286	237.7	不溶于水，易溶于液体烃
邻硝基甲苯	1.162	222	不溶于水，易溶于液体烃

实验步骤：①浓硫酸与浓硝酸按体积比1：3配制混合溶液（即混酸）共40mL；
②在三颈瓶中加入13g甲苯（易挥发），按图所示装好药品和其他仪器；
③向三颈瓶中加入混酸；
④控制温度约为50℃，反应大约10min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑤分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15g．
请回答下列问题：
（1）实验前需要在三颈瓶中加入少许沸石（或碎瓷片），目的是防止爆沸．
（2）冷凝管的作用是冷凝回流；冷却水从冷凝管的a（填“a”或“b”）端进入．
（3）仪器A的名称是分液漏斗，使用该仪器前必须进行的操作是检查是否漏液．
（4）分离反应后产物的方案如下：

其中，操作1的名称为分液，操作2必需的玻璃仪器有酒精灯、温度计、锥形瓶、牛角管（尾接管）和蒸馏烧瓶、冷凝管．
（5）本实验中一硝基甲苯的产率为77.5%（结果保留小数点后一位数字）．

分析制备一硝基甲苯：分别量取10 mL和30 mL的浓硫酸和浓硝酸，将浓硝酸倒入烧杯中，浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入，并不断搅拌，配制混合溶液（即混酸）共40mL，因反应液体沸点较低，加热时容易发生暴沸，所以在三颈瓶中加入沸石，然后加入13g甲苯（易挥发沸点为110.6℃），再向三颈瓶中加入混酸，水浴（水的沸点100℃）目的能均匀加热，且便于控制反应速率，温度约为50℃，反应大约10min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；两种一硝基化合物都为有机物，所以只能利用它们沸点的不同采用蒸馏的方法分离，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯，本实验实际制得纯净的一硝基甲苯共15g．
（1）反应物甲苯沸点低，加热时容易发生暴沸；
（2）冷凝管用于将蒸汽冷却为液体，冷凝水应是下进上出，延长热量交换时间，使热量能更充分交换，确保气体充分冷凝；
（3）仪器A是分液漏斗，使用前必须检查是否漏液；
（4）因为分离得到的是无机和有机两种液体，而有机物和无机物是不相溶的，因此方法是分液；分离两种一硝基化合物只能利用它们沸点的不同，因此采用蒸馏的方法，根据蒸馏所需仪器分析解答；
（5）根椐方程式可知，一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯，本实验中分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15g，根据方程克制13g甲苯理论产生硝基甲苯的质量，产率的计算方法就是用实际产量除以理论产量．

解答解：制备一硝基甲苯：分别量取10 mL和30 mL的浓硫酸和浓硝酸，将浓硝酸倒入烧杯中，浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入，并不断搅拌，配制混合溶液（即混酸）共40mL，因反应液体沸点较低，加热时容易发生暴沸，所以在三颈瓶中加入沸石，然后加入13g甲苯（易挥发沸点为110.6℃），再向三颈瓶中加入混酸，水浴（水的沸点100℃）目的能均匀加热，且便于控制反应速率，温度约为50℃，反应大约10min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；两种一硝基化合物都为有机物，所以只能利用它们沸点的不同采用蒸馏的方法分离，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯，本实验实际制得纯净的一硝基甲苯共15g．
（1）甲苯的沸点为110.6℃易挥发，容易发生暴沸，需用碎瓷片（沸石），
故答案为：沸石（或碎瓷片）；防止暴沸；
（2）冷凝管用于将蒸汽冷却为液体，故冷凝管的作用是冷凝回流，蒸馏时，冷却水从冷凝管的下口通入，上口流出，可使冷凝管充满冷水而进行充分冷却，所以冷却水从冷凝管的a端进入，
故答案为：冷凝回流；a；
（3）仪器A是分液漏斗，使用前必须检查是否漏液，
故答案为：分液漏斗；检查是否漏液；
（4）因为分离得到的是无机和有机两种液体，而有机物和无机物是不相溶的，因此操作1的名称为分液；分离两种一硝基化合物只能利用它们沸点的不同，因此采用蒸馏的方法，蒸馏烧瓶盛放两种一硝基化合物混合物，酒精灯用于加热蒸馏烧瓶，温度计测量蒸汽的温度，冷凝管用于将蒸汽冷却为液体，铁架台用于固定蒸馏烧瓶，牛角管（尾接管）用于承接冷凝后的液体，锥形瓶用于盛放产品，所以操作2必需的玻璃仪器还有蒸馏烧瓶、冷凝管，
故答案为：分液；蒸馏烧瓶、冷凝管；
（5）产率的计算方法就是用实际产量除以理论产量；根椐方程式，一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯，换成质量即：92g的甲苯可以得到137g的对硝基苯和邻硝基苯，则13g的甲苯就能得到的一硝基苯的质量为：$\frac{13×137}{92}$=19.35g，本实验中分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15g，所以一硝基苯的产量为：$\frac{15g}{19.35g}$×100%≈77.5%，
故答案为：77.5%．

点评本题主要考查一硝基甲苯的制备，涉及实验流程、产率的计算等知识，明确物质的制备原理即流程的意义与目的为解答此类题的关键，充分考查了学生灵活应用所学知识的能力，题目难度中等．

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2．利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃、TiOSO₄]，生产硫酸亚铁和补血剂乳酸亚铁．其生产步骤如下_：

请回答：
（1）步骤①中分离操作的名称是过滤；步骤⑥必须控制一定的真空度，原因是防止Fe²⁺被氧化
（2）废液中的TiOSO₄在步骤①能水解生成滤渣（主要成分为TiO₂•xH₂O）的化学方程式为TiOSO₄+（x+1）H₂O?TiO₂•xH₂O+H₂SO₄；步骤④的离子方程式为Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑
（3）用平衡移动原理解释步骤⑤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液．
（4）配平酸性高锰酸钾溶液与硫酸亚铁溶液反应的离子方程式：
5 Fe²⁺+1 MnO₄^-+8 H⁺=5Fe³⁺+1 Mn²⁺+4H₂O
取步骤②所得晶体样品a g，溶于稀硫酸配成100.00mL溶液，取出20.00mL溶液，用KMnO₄溶液滴定（杂质与KMnO₄不反应）．若消耗0.1000mol•L^-1 KMnO₄溶液20.00mL，则所得晶体中FeSO₄•7H₂O的质量分数为（以含a的式子表示）$\frac{13.9}{a}$．

19．溴化锂常用于制冷工业，可用尿素、碳酸锂及溴为原料生产溴化锂，其原理是
3Br₂+3Li₂CO₃+CO（NH₄）₂?6LiBr+2H₂O+N₂↑+4CO₂↑其主要工艺流程如下：

（1）溴化时，pH过小对反应不利，一方面是因为碳酸锂会反应生成CO₂，另一方面使溴单质和水的反应平衡向逆反应方向移动，温度不宜超过60℃的原因是温度过高会加快溴蒸汽的挥发和次溴酸根会发生自身氧化还原反应．
（2）反应过程中，若pH＞6，产品中会有溴酸盐，其原因是BrO^-发生了自身的氧化还原反应，写出反应的离子方程式：3BrO^-=BrO₃^-+2Br^-．
（3）试剂X的化学式为LiOH，加活性炭处理的目的是吸附脱色．
（4）若直接用氨水代替尿素也可生产溴化锂，同时生成水、二氧化碳和氮气，该反应的化学方程式为3 Br₂+3 Li₂CO₃+2 NH₃．H₂O=6LiBr+5 H₂O+N₂↑+3 CO₂↑．
（5）用惰性电极电解熔融碳酸锂可得到金属锂，则阳极的电极方程式为2 CO₃^2--4 e^-=O₂↑+2CO₂↑．
（6）若原料中碳酸锂的质量为mg，最终得到溴化锂的质量为ng，据此能不能计算出溴化锂的产率？若能请写出其表达式（含m、n的表达式）；若不能，请说明理由不能，因为在图示流程中加入的 LiOH也会生成LiBr．

6．废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO₂、NH₄Cl、ZnCl₂，还有少量的FeCl₂和炭粉，用A制备高纯MnCO₃，的流程图如下．

（1）碱性锌锰干电池的负极材料是Zn（填化学式）．
（2）第Ⅱ步操作的目的是除去碳粉．
（3）第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂，除去Zn²⁺的离子方程式为Zn²⁺+MnS=ZnS+Mn²⁺．（已知：Ksp（MnS）=2.5×10^-13，Ksp（ZnS）=1.6×10^-24）
（4）为选择试剂X，在相同条件下，分别用5g 黑色物质M进行制备MnSO₃的实验，得到数据如下表：

实验编号	试剂X	MnSO₄/g
1	锌粉	2.3595
2	铁粉	2.7184
3	硫化亚铁	2.9911
4	30%过氧化氢	3.7349

①试剂x的最佳选择是30%过氧化氢．
②第Ⅲ步中用选出的最佳试剂X与M的主要成分反应的化学方程式为MnO₂+H₂O₂+H₂SO₄=MnSO₄+2H₂O+O₂↑．
（5）已知：MaCO₃难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）₂开始沉淀时pH为7．请补充完成以下操作：
第Ⅴ步系列操作可按一下流程进行：请补充完成操作：（第Ⅴ步系列操作中可供选用的试剂：NaHCO₃、乙醇）

操作1：加入NaHCO₃，控制pH＜7.7；
操作2：过滤，用少量水洗涤2～3次
操作3：检测滤液，表明SO₄^2-已除干净；
操作4：用少量无水乙醇洗涤2～3次；
操作5：低温烘干．
（6）操作1可能发生反应的离子方程式Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑．

16．下列关于有机化合物的说法完全正确的是（　　）

	A．	只有在生物体内才能合成的物质		B．	有机物都是含有碳元素的化合物
	C．	有机化合物都能燃烧		D．	含有碳元素的物质

3．工业上制备CuCl₂时，是将浓盐酸用水蒸汽加热至80°C左右，慢慢加入粗制CuO粉（含杂质Fe₂O₃、FeO），充分搅拌，使之溶解，已知：pH≥7.6时，Fe²⁺以Fe（OH）₂的形式开始沉淀，pH≥9.6时，Fe²⁺沉淀完全；pH≥4.4时，Cu²⁺以Cu（OH）₂的形式开始沉淀，pH≥6.4时，Cu²⁺沉淀完全；pH≥2.7时，Fe³⁺以Fe（OH）₃的形式开始沉淀，pH≥3.7时，Fe³⁺沉淀完全．
（1）为除去溶液中的Fe²⁺，可采用的方法是向溶液中加入足量过氧化氢，充分反应后，调节pH在3.7～4.4之间，最后过滤．
（2）工业上为除去溶液中的Fe³⁺，常使用NaClO，当向溶液中加入NaClO后，溶液的pH变化是一定增大．
（3）若此溶液中只含Fe³⁺时，要调整pH在3.7～4.4之间，此时最好向溶液中加入CuO 或Cu（OH）₂或CuCO₃．
（4）已知溶液中c（Cu²⁺）与pH的关系为lgc（Cu²⁺）=8.6-2pH，若溶液中c（Cu²⁺）为1mol/L，则此溶液的pH为4.3，此时溶液中Fe³⁺能否沉淀完全：能（填“能”或“否”）．

20．

的同分异构体中，苯环上的一氯代物只有一种的结构有（不考虑立体异构）（　　）

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