19.(1)亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂,可通过反应获得:NO(g)+Cl2(g)═2ClNO(g).
①氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g)△H1 K1
4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)△H2 K2
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)△H3 K3
则△H3=2△H1-△H2(用△H1和△H2表示),K3=$\frac{K_1^2}{K_2}$(用K1和K2表示).
②NaOH溶液可以吸收氮的氧化物:NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O.室温下,用一定量的NaOH
溶液吸收NO、NO2混合气体,得到0.1mol/L的NaNO2溶液.已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4,
那么室温下NO2-的水解常数Kh=1.4×10-11,0.1mol/L NaNO2溶液中从c(Na+ )、c(OH- )、c(NO2- )、c(HNO2)的大小顺序为c(Na+ )>c(NO2-)>c(OH-)>c(HNO2).
(2)在3.0L密闭容器中,通入0.10mol CH4和0.20mol NO2,在一定温度下进行反应,CH4(g)+2NO2(g)?CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)△H<0,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
①由表中数据计算0~4min内v(NO2)=0.01mol/(L•min),该温度下的平衡常数K=0.675(不必带单位).
②在一恒容装置中,通入一定量CH4和NO2,测得在相同时间内,在不同温度下,NO2的转化率如图(横坐标为反应温度,纵坐标为NO2转化率/%):
则下列叙述正确的是AD.
A.若温度维持在200℃更长时间,NO2的转化率将大于19%
B.反应速率:b点的v (逆)>e点的 v (逆)
C.平衡常数:c点=d点
D.提高b点时NO2的转化率和反应速率,可适当升温或增大c(CH4)
①氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g)△H1 K1
4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)△H2 K2
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)△H3 K3
则△H3=2△H1-△H2(用△H1和△H2表示),K3=$\frac{K_1^2}{K_2}$(用K1和K2表示).
②NaOH溶液可以吸收氮的氧化物:NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O.室温下,用一定量的NaOH
溶液吸收NO、NO2混合气体,得到0.1mol/L的NaNO2溶液.已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4,
那么室温下NO2-的水解常数Kh=1.4×10-11,0.1mol/L NaNO2溶液中从c(Na+ )、c(OH- )、c(NO2- )、c(HNO2)的大小顺序为c(Na+ )>c(NO2-)>c(OH-)>c(HNO2).
(2)在3.0L密闭容器中,通入0.10mol CH4和0.20mol NO2,在一定温度下进行反应,CH4(g)+2NO2(g)?CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)△H<0,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
总压强p/100kPa | 4.80 | 5.44 | 5.76 | 5.92 | 6.00 | 6.00 |
②在一恒容装置中,通入一定量CH4和NO2,测得在相同时间内,在不同温度下,NO2的转化率如图(横坐标为反应温度,纵坐标为NO2转化率/%):
则下列叙述正确的是AD.
A.若温度维持在200℃更长时间,NO2的转化率将大于19%
B.反应速率:b点的v (逆)>e点的 v (逆)
C.平衡常数:c点=d点
D.提高b点时NO2的转化率和反应速率,可适当升温或增大c(CH4)
18.氮的固定是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程.
Ⅰ.(1)在容积固定且为2L的密闭容器中进行反应:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),
恒温条件下,体系中某两种物质的物质的量随时间关系如图1,回答下列问题:
用H2表示15分钟内的反应速率为v(H2)=0.02mol/(L•min).
(2)实验室制取氨气的化学反应方程式:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
Ⅱ.自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO.
(1)反应需要在闪电或极高温条件下发生,说明该反应A.(填字母)
A.所需的活化能很高 B.吸收的能量很多
(2)在不同温度下,反应N2(g)+O2(g)?2NO(g)的平衡常数K如下表:
该反应的△H>0.(填“>”、“=”或“<”)
Ⅲ.最近一些科学家研究用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氮的固定--电解法合成氨,大大提高了氮气和氢气的转化率.总反应式为:N2+3H2$?_{一定条件}^{SCT陶瓷}$2NH3,则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入阳极(填“阴”或“阳”),向另一电极通入N2,该电极的反应式为N2+6H++6e-=2NH3.
Ⅳ.据报道,在一定条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,主要产物为NH3,相应的反应方程式为:2N2(g)+6H2O (g)?4NH3(g)+3O2(g)△H=Q kJ/mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为$\frac{{c}^{4}(N{H}_{3})×{c}^{3}({O}_{2})}{{c}^{2}({N}_{2})×{c}^{6}({H}_{2}O)}$.
(2)取五份等体积N2和H2O的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入体积相同的恒容密闭容器中,在温度不同的情况下发生反应,反应相同时间后,测得氨气的体积分数φ(N2)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述反应的Q<0(填“>”、“<”或“=”).
Ⅰ.(1)在容积固定且为2L的密闭容器中进行反应:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),
恒温条件下,体系中某两种物质的物质的量随时间关系如图1,回答下列问题:
用H2表示15分钟内的反应速率为v(H2)=0.02mol/(L•min).
(2)实验室制取氨气的化学反应方程式:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
Ⅱ.自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO.
(1)反应需要在闪电或极高温条件下发生,说明该反应A.(填字母)
A.所需的活化能很高 B.吸收的能量很多
(2)在不同温度下,反应N2(g)+O2(g)?2NO(g)的平衡常数K如下表:
温度/℃ | 1538 | 1760 | 2404 |
平衡常数K | 0.86×10-4 | 2.6×10-4 | 64×10-4 |
Ⅲ.最近一些科学家研究用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氮的固定--电解法合成氨,大大提高了氮气和氢气的转化率.总反应式为:N2+3H2$?_{一定条件}^{SCT陶瓷}$2NH3,则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入阳极(填“阴”或“阳”),向另一电极通入N2,该电极的反应式为N2+6H++6e-=2NH3.
Ⅳ.据报道,在一定条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,主要产物为NH3,相应的反应方程式为:2N2(g)+6H2O (g)?4NH3(g)+3O2(g)△H=Q kJ/mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为$\frac{{c}^{4}(N{H}_{3})×{c}^{3}({O}_{2})}{{c}^{2}({N}_{2})×{c}^{6}({H}_{2}O)}$.
(2)取五份等体积N2和H2O的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入体积相同的恒容密闭容器中,在温度不同的情况下发生反应,反应相同时间后,测得氨气的体积分数φ(N2)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述反应的Q<0(填“>”、“<”或“=”).
15.水杨酸甲酯又叫冬青油,是一种重要的有机合成原料.某化学小组用水杨酸和甲醇在酸性催化剂下合成水杨酸()甲酯并计算其产率.实验步骤如下:
Ⅰ.如图,在三颈烧瓶中加入6.9g (0.05mol)水杨酸和24g(30mL,0.75mol)甲醇,以及约10mL甲苯(甲苯与水形成的共沸物,其沸点为85℃;该实验中加入甲苯,易将水蒸出),再小心地加入5mL浓硫酸,摇动混匀后加入1~2粒沸石,组装好实验装置,在85~95℃下恒温加热反应1.5小时:
Ⅱ.待装置冷却后,分离出甲醇,然后转移至分液漏斗,依次用少量水、5%NaHCO3溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,过滤得到粗酯;
Ⅲ.将粗酯进行蒸馏,收集221℃~224℃的馏分,得水杨酸甲酯5.3g.
常用物理常数如下:
请根据以上信息回答下列问题:
(1)仪器A的名称是冷凝管,制备水杨酸甲酯时,最合适的加热方法是水浴加热.
(2)实验中加入沸石的作用是防暴沸;
(3)加入甲苯的作用是将反应产生的水从反应体系中分离出来,使合成水杨酸甲酯反应的化学平衡向右移动,从而提高反应的产率.
(4)反应结束后,分离甲醇所采用操作的名称是蒸馏.
(5)洗涤操作中,前后两次水洗的目的分别是为了洗掉洗掉大部分硫酸和洗掉碳酸氢钠.
(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是(填标号)b.
(7)本实验的产率为70%(保留两位有效数字).
Ⅰ.如图,在三颈烧瓶中加入6.9g (0.05mol)水杨酸和24g(30mL,0.75mol)甲醇,以及约10mL甲苯(甲苯与水形成的共沸物,其沸点为85℃;该实验中加入甲苯,易将水蒸出),再小心地加入5mL浓硫酸,摇动混匀后加入1~2粒沸石,组装好实验装置,在85~95℃下恒温加热反应1.5小时:
Ⅱ.待装置冷却后,分离出甲醇,然后转移至分液漏斗,依次用少量水、5%NaHCO3溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,过滤得到粗酯;
Ⅲ.将粗酯进行蒸馏,收集221℃~224℃的馏分,得水杨酸甲酯5.3g.
常用物理常数如下:
名称 | 分子量 | 颜色状态 | 相对密度 | 熔点(℃) | 沸点(℃) |
水杨酸甲酯 | 152 | 无色液体 | 1.18 | -8.6 | 224 |
水杨酸 | 138 | 白色晶体 | 1.44 | 158 | 210 |
甲醇 | 32 | 无色液体 | 0.792 | -97 | 64.7 |
(1)仪器A的名称是冷凝管,制备水杨酸甲酯时,最合适的加热方法是水浴加热.
(2)实验中加入沸石的作用是防暴沸;
(3)加入甲苯的作用是将反应产生的水从反应体系中分离出来,使合成水杨酸甲酯反应的化学平衡向右移动,从而提高反应的产率.
(4)反应结束后,分离甲醇所采用操作的名称是蒸馏.
(5)洗涤操作中,前后两次水洗的目的分别是为了洗掉洗掉大部分硫酸和洗掉碳酸氢钠.
(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是(填标号)b.
(7)本实验的产率为70%(保留两位有效数字).
14.实验室利用冰醋酸和正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)制备乙酸正丁酯,实验装置如图所示,可能用到的有关数据如下表:
合成反应:在干燥的仪器a中加入9.5g正丁醇、9.2mL 冰醋酸和3~4滴浓硫酸,摇匀后,加几粒沸石,c中通水,开始缓慢加热,控制馏出物的温度不超过130℃.分离提纯:
①将仪器a中反应后的混合液与仪器e中的馏出物合并,转入分液漏斗中;
②依次用水、少量10%的碳酸钠溶液和水洗涤,分离后再加干燥剂M,静置一段时间后,弃去M;
③将最终得到的反应粗产物转入洗净的仪器a中,加入几粒沸石,进行蒸馏,得到乙酸正丁酯9.1g.请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是蒸馏烧瓶.
(2)在分液时应选如右图装置中的B(填序号).
(3)写出制备乙酸正丁酯的化学方程式:CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O.
(4)第一次水洗的目的是除去硫酸及部分乙酸.
(5)干燥剂M可以是B(填序号)
A.五氧化二磷B.无水硫酸钠C.碱石灰D.氢氧化钠固体
(6)本实验所得到的乙酸正丁酯的产率是61.1%.
正丁醇 | 冰醋酸 | 乙酸正丁酯 | 正丁醚 | |
密度/(g/cm3) | 0.810 | 1.049 | 0.882 | 0.7689 |
沸点/℃ | 118.0 | 118.1 | 126.1 | 142 |
①将仪器a中反应后的混合液与仪器e中的馏出物合并,转入分液漏斗中;
②依次用水、少量10%的碳酸钠溶液和水洗涤,分离后再加干燥剂M,静置一段时间后,弃去M;
③将最终得到的反应粗产物转入洗净的仪器a中,加入几粒沸石,进行蒸馏,得到乙酸正丁酯9.1g.请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是蒸馏烧瓶.
(2)在分液时应选如右图装置中的B(填序号).
(3)写出制备乙酸正丁酯的化学方程式:CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O.
(4)第一次水洗的目的是除去硫酸及部分乙酸.
(5)干燥剂M可以是B(填序号)
A.五氧化二磷B.无水硫酸钠C.碱石灰D.氢氧化钠固体
(6)本实验所得到的乙酸正丁酯的产率是61.1%.
12.乙酰水杨酸俗称阿司匹林(),是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药.乙酰水杨酸受热易分解,分解温度为128℃~135℃.实验室以水杨酸(邻羟基苯甲酸)与乙酸酐[(CH3CO)2O]为主要原料合成阿司匹林,其制备原理为:
制备基本操作流程如下:
醋酸酐+水杨酸$\stackrel{浓硫酸}{→}$$\stackrel{摇匀}{→}$$→_{加热}^{85℃-90℃}$$\stackrel{冷却}{→}$$→_{洗涤}^{减压过滤}$粗产品主要试剂和产品的物理常数如表:
回答下列问题:
(1)合成阿司匹林时,最适合的加热方法是水浴加热.
(2)合成阿司匹林时,必须使用干燥的仪器,其原因是防止醋酸酐和水反应.
(3)减压过滤所得粗产品要用少量冰水洗涤,其目的是除去醋酸酐、醋酸、硫酸,并降低乙酰水杨酸的损耗.
(4)用重结晶方法提纯粗产品的流程如下,加热回流装置如图.
粗产品 $→_{沸石}^{乙酸乙酯}$$→_{回流}^{加热}$$\stackrel{趁热过滤}{→}$$→_{加压过滤}^{冷却}$$→_{干燥}^{洗涤}$乙酸水杨酸
①沸石的作用是防暴沸;
②冷凝水的流进方向是a(填“a”或“b”);
③使用温度计的目的是便于调控加热温度,防止乙酰水杨酸分解.
(5)在实验中原料用量:2.0 g水杨酸、5.0 mL醋酸酐(ρ=1.08 g/cm3),最终称得产品质量为2.2 g,则所得乙酰水杨酸的产率为84.3%(精确到0.1).
制备基本操作流程如下:
醋酸酐+水杨酸$\stackrel{浓硫酸}{→}$$\stackrel{摇匀}{→}$$→_{加热}^{85℃-90℃}$$\stackrel{冷却}{→}$$→_{洗涤}^{减压过滤}$粗产品主要试剂和产品的物理常数如表:
名称 | 相对分子质量 | 熔点或沸点(℃) | 水 |
水杨酸 | 138 | 158(熔点) | 微溶 |
乙酸酐 | 102 | 139.4(沸点) | 反应 |
乙酰水杨酸 | 180 | 135(熔点) | 微溶 |
(1)合成阿司匹林时,最适合的加热方法是水浴加热.
(2)合成阿司匹林时,必须使用干燥的仪器,其原因是防止醋酸酐和水反应.
(3)减压过滤所得粗产品要用少量冰水洗涤,其目的是除去醋酸酐、醋酸、硫酸,并降低乙酰水杨酸的损耗.
(4)用重结晶方法提纯粗产品的流程如下,加热回流装置如图.
粗产品 $→_{沸石}^{乙酸乙酯}$$→_{回流}^{加热}$$\stackrel{趁热过滤}{→}$$→_{加压过滤}^{冷却}$$→_{干燥}^{洗涤}$乙酸水杨酸
①沸石的作用是防暴沸;
②冷凝水的流进方向是a(填“a”或“b”);
③使用温度计的目的是便于调控加热温度,防止乙酰水杨酸分解.
(5)在实验中原料用量:2.0 g水杨酸、5.0 mL醋酸酐(ρ=1.08 g/cm3),最终称得产品质量为2.2 g,则所得乙酰水杨酸的产率为84.3%(精确到0.1).
11.某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置(如图1),以环己醇制备环己烯.
已知:
(1)制备粗品
将12.5mL环己醇加入试管A中,再加入1mL浓硫酸,摇匀后放入碎瓷片,缓慢加热至反应完全,在试管C内得到环己烯粗品.
①A中碎瓷片的作用是防止暴沸,导管B除了导气外还具有的作用是冷凝.
②试管C置于冰水浴中的目的是进一步冷却,防止环己烯挥发.
(2)制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等.加入饱和食盐水,振荡、静置、分层,环己烯在上层层(填“上”或“下”),分液后用c(填选项字母)洗涤.
a.KMnO4溶液 b.稀硫酸 c.Na2CO3溶液
②再将环己烯按如图2装置蒸馏,冷却水从g口进入.蒸馏时要加入生石灰,目的是除去了残留的水.
③收集产品时,控制的温度应在83℃左右,实验制得的环己烯精品质量低于理论产量,可能的原因是c(填选项字母).
a.蒸馏时从70℃开始收集产品
b.环己醇实际用量多了
c.制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
(3)以下区分环己烯精品和粗品的方法,合理的是bc(填选项字母).
a.用酸性高锰酸钾溶液 b.用金属钠 c.测定沸点.
0 172292 172300 172306 172310 172316 172318 172322 172328 172330 172336 172342 172346 172348 172352 172358 172360 172366 172370 172372 172376 172378 172382 172384 172386 172387 172388 172390 172391 172392 172394 172396 172400 172402 172406 172408 172412 172418 172420 172426 172430 172432 172436 172442 172448 172450 172456 172460 172462 172468 172472 172478 172486 203614
已知:
密度(g/cm3) | 熔点(℃) | 沸点(℃) | 溶解性 | |
环己醇 | 0.96 | 25 | 161 | 能溶于水 |
环己烯 | 0.81 | -103 | 83 | 难溶于水 |
将12.5mL环己醇加入试管A中,再加入1mL浓硫酸,摇匀后放入碎瓷片,缓慢加热至反应完全,在试管C内得到环己烯粗品.
①A中碎瓷片的作用是防止暴沸,导管B除了导气外还具有的作用是冷凝.
②试管C置于冰水浴中的目的是进一步冷却,防止环己烯挥发.
(2)制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等.加入饱和食盐水,振荡、静置、分层,环己烯在上层层(填“上”或“下”),分液后用c(填选项字母)洗涤.
a.KMnO4溶液 b.稀硫酸 c.Na2CO3溶液
②再将环己烯按如图2装置蒸馏,冷却水从g口进入.蒸馏时要加入生石灰,目的是除去了残留的水.
③收集产品时,控制的温度应在83℃左右,实验制得的环己烯精品质量低于理论产量,可能的原因是c(填选项字母).
a.蒸馏时从70℃开始收集产品
b.环己醇实际用量多了
c.制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
(3)以下区分环己烯精品和粗品的方法,合理的是bc(填选项字母).
a.用酸性高锰酸钾溶液 b.用金属钠 c.测定沸点.