摘要:将化学问题抽象成数学问题.利用数学工具.通过计算解决化学问题的能力.

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(2010?南京二模)目前市场上大量碳酸饮料、矿泉水、食用油等产品包装瓶几乎都是用PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂,简称聚酯)制作的.某科学小组利用费聚酯饮料瓶制备对苯二甲酸.部分有机物的性质如下:
名称 性质
乙二醇 无色粘稠吸湿液体,易燃,沸点:196~198℃,与水混溶.
丙酮 无色易燃液体,沸点:56.5℃,溶于水及大多数有机溶剂.
N,N二甲基甲酰胺(DMF) 易燃,低毒,沸点:153℃,能与水和大多数有机溶剂混溶.
对苯二甲酸(TPA) 白色针状结晶或粉末,可燃,熔点:425℃(分解),约在300℃升华,不溶于水,微溶于热乙醇,溶于碱溶液.电离常数:Ka1=3.1×10-4Ka2=1.5×10-5
实验过程如下,试回答下列问题:
(1)对苯二甲酸的制备
①在100mL四颈瓶上分别装置冷凝管、搅拌器和温度计.然后依次加入5.00g废饮料瓶碎片、0.05g氧化锌、5g碳酸氢钠和25mL乙二醇.缓慢搅拌,油浴加热,将温度升至180℃(不超过185℃),在此温度下反应15分钟.反应过程中的现象是
固体溶解,有气泡生成
固体溶解,有气泡生成

②冷却至160℃左右停止搅拌,将搅拌回流装置改成搅拌、减压蒸馏装置,减压蒸馏.这一步是为了分离出
乙二醇
乙二醇

③向四颈瓶中加入50mL沸水,搅拌使四颈瓶中的残留物溶解.抽滤除去少量不溶物.抽滤需要用到的主要仪器有
布氏漏斗,吸滤瓶
布氏漏斗,吸滤瓶

④将滤液转移到400mL烧杯中,用25mL水荡洗滤瓶并倒入烧杯中,再添加水使溶液总体积达200mL丙酮分2次洗涤,抽干,干燥.
(2)对苯二甲酸含量的测定
称取0.2000g对苯二甲酸样品于250mL烧杯中,加入30mL DMF,搅拌溶解,加入10mL蒸馏水,搅匀后加4滴酚酞指示剂,用0.1000mol?L-1氢氧化钠标准溶液滴定,消耗氢氧化钠标准溶液体积为22.60mL.
滴定终点的现象是
溶液呈微红色半分钟内部褪色
溶液呈微红色半分钟内部褪色
.所测样品中对苯二甲酸的质量分数为
93.79%
93.79%
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常温下甲醛是一种无色、有特殊刺激性气味的气体,易溶于水,是世界卫生组织(WHO)确定的致癌物和致畸形物之一。我国规定:居室空气中甲醛的最高允许浓度为0.08 mg·m-3

某研究性学习小组设计用如下方法测定某居室空气中甲醛的含量(假设空气中无其他还原性气体):

Ⅰ.测定原理:KMnO4(H+)溶液为强氧化剂,可氧化甲醛和草酸,其反应的离子方程式为:

4+5HCHO+12H+====4Mn2++5CO2↑+11H2O

2+5H2C2O4+6H+====2Mn2++10CO2↑+8H2O

Ⅱ.测定装置:部分装置如下图所示(a、b为止水夹)

Ⅲ.实验步骤:

①检查装置气密性(气密性良好)。

②用A仪器准确移取25.00 mL 1.00×10-3 mol·L-1的高锰酸钾溶液(过量)于广口瓶中并滴入3滴6 mol·L-1 H2SO4溶液备用。

③将2.00×10-3 mol·L-1的草酸标准溶液置于A仪器中备用。

④打开a,关闭b,用注射器抽取100 mL新装修的室内空气。关闭a,打开b,再缓缓推动注射器,将气体全部推入高锰酸钾酸性溶液中,使其充分反应。再如此重复4次(共5次)。

⑤将广口瓶中的溶液转入锥形瓶中(润洗广口瓶2—3次,并将洗涤液全部转入锥形瓶)。

⑥用标准草酸溶液滴定锥形瓶中的溶液,记录滴定所消耗的草酸溶液体积。

⑦再重复实验2次。

Ⅳ.数据处理:分别于装修完工后的第1天、第7天、第30天(室内始终保持通风换气状况)对室内空气进行取样,通过实验测得以下三组数据(每次实验所取的KMnO4溶液均为25.00 mL):

装修后第n天

草酸溶液/mL

甲醛的浓度/mg·m-3

1

2

3

平均值

1

15.86

15.72

15.67

15.75

 

7

26.24

26.36

26.31

26.30

 

30

30.90

30.67

30.81

30.79

 

请完成下列问题:

(1)A仪器名称是_________________  。

(2)步骤④如果压送气体时速度过快,可能会产生什么不利后果?

_____________________________________________________________________。

(3)步骤⑤如果没有润洗,所测甲醛的含量将____________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

(4)本实验是否需要指示剂(如果需要,请写出指示剂的名称;如果不需要,试说明终点时的实验现象):___________________________________________________________________。

(5)假设KMnO4溶液的物质的量浓度为c1 mol·L-1,所取KMnO4溶液的体积为V1 mL;草酸溶液的物质的量浓度为c2 mol·L-1,消耗草酸溶液的平均体积为V2 mL。

则:计算室内空气中甲醛浓度(mg·m-3)的代数式为____________,第30天室内空气中甲醛浓度为____________,并判断此时主人____________(填“能”或“否”)入住。

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目前市场上大量碳酸饮料、矿泉水、食用油等产品包装瓶几乎都是用PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂,简称聚酯)制作的.某科学小组利用费聚酯饮料瓶制备对苯二甲酸.部分有机物的性质如下:

实验过程如下,试回答下列问题:

(1)对苯二甲酸的制备

①在100 mL四颈瓶上分别装置冷凝管、搅拌器和温度计.然后依次加入5.00g废饮料瓶碎片、0.05 g氧化锌、5 g碳酸氢钠和25 mL乙二醇.缓慢搅拌,油浴加热,将温度升至180℃(不超过185℃),在此温度下反应15分钟.

反应过程中的现象是________

②冷却至160℃左右停止搅拌,将搅拌回流装置改成搅拌、减压蒸馏装置,减压蒸馏.这一步是为了分离出________

③向四颈瓶中加入50 mL沸水,搅拌使四颈瓶中的残留物溶解.抽滤除去少量不溶物.抽滤需要用到的主要仪器有________

④将滤液转移到400 mL烧杯中,用25 mL水荡洗滤瓶并倒入烧杯中,再添加水使溶液总体积达200 mL丙酮分2次洗涤,抽干,干燥.

(2)对苯二甲酸含量的测定

称取0.2000 g对苯二甲酸样品于250 mL烧杯中,加入30 mL DMF,搅拌溶解,加入10 mL蒸馏水,搅匀后加4滴酚酞指示剂,用0.1000 mol·L-1氢氧化钠标准溶液滴定,消耗氢氧化钠标准溶液体积为22.60 mL.

滴定终点的现象是________

所测样品中对苯二甲酸的质量分数为________

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