题目内容

4．苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料，某研究性学习小组的同学拟用如图所示装置（图A中的加热装置没有画出）制取高纯度的苯甲酸甲酯，实验前他们从有关化学手册中查得相关物质的物理性质如表所示：
苯甲酸甲醇苯甲酸甲酯
熔点/℃122.4-97-12.3
沸点/℃24964.3199.6
密度/g•cm-31.26590.7921.0888
水溶性微溶互溶不溶

实验一：制取苯甲酸甲酯
（1）在烧瓶中混合有机物及浓硫酸的方法是先将一定量的苯甲酸加入烧瓶中，然后再加入甲醇，最后边振荡边缓慢加入一定量的浓硫酸，试管中盛放的液体可能是Na2CO3稀溶液，烧瓶中反应的方程式为．
实验二：提纯苯甲酸甲酯
（2）停止加热，待烧瓶内的混合物冷却后，将试管及烧瓶中的液体转移到分液漏斗中，然后塞上分液漏斗的塞子再振荡后静置，取下塞子、打开活塞，使（填主要成分的名称）苯甲酸甲酯进入锥形瓶，此时目标产物中所含杂质量最多的物质是甲醇．
（3）用图C装置进行蒸馏提纯时，当温度计显示199.6℃时，可用锥形瓶收集苯甲酸甲酯．
实验三：探究浓硫酸在合成苯甲酸甲酯中的作用
（4）为确定浓硫酸对此反应存在催化作用，可另取等量反应物在不加浓硫酸情况下进行相同程度的加热，然后测量两个实验中的某种数据，该数据是相同时间内两个试管里生成有机层的厚度或两个试管中生成相同厚度的有机层所需的时间．

分析 （1）因苯甲酸在常温下是固体，浓硫酸的密度又比甲醇的大，故应先将苯甲酸加入烧瓶中，再加入甲醇，最后向烧瓶中缓慢加入浓硫酸，反应时会有一定量的反应物汽化进入试管中，故试管中盛放的液体应是Na2CO3稀溶液，利用碳酸钠固体洗去苯甲酸甲酯中过量的酸；
（2）待烧瓶内的混合物冷却后，将试管及烧瓶中的液体转移到分液漏斗中，使溶液在分液漏斗中充分混合，静置，再分液，得到的有机物中主要是苯甲酸甲酯，还有溶解在其中的甲醇，据此答题；
（3）蒸馏的原理是利用液体沸点间存在较大的差异进行的，故收集苯甲酸甲酯的温度应与其沸点相同，根据表中数据，苯甲酸甲酯的沸点是199.6℃进行判断；
（4）在其他实验条件相同时，根据反应时间比较有、无浓硫酸存在条件下酯化反应进行的快慢．

解答 解：（1）因苯甲酸在常温下是固体，浓硫酸的密度又比甲醇的大，甲醇易挥发，甲醇的密度小，所以在烧瓶中混合有机物及浓硫酸的方法是先将一定量的苯甲酸放入烧瓶中，然后再加入甲醇，最后边振荡边缓慢加入一定量的浓硫酸，利用碳酸钠固体洗去苯甲酸甲酯中过量的酸，所以试管中盛放的液体可能是Na2CO3溶液，烧瓶中是苯甲酸与甲醇发生酯化反应生成苯甲酸甲酯，反应方程式为，
故答案为：先将一定量的苯甲酸放入烧瓶中，然后再加入甲醇，最后边振荡边缓慢加入一定量的浓硫酸；Na2CO3溶液；；
（2）为使混合物中的酸、醇能与Na2CO3溶液充分接触并转移到Na2CO3溶液中，应充分振荡分液漏斗中的混合物，然后静置，待液体分层后再进行分液．因苯甲酸甲酯的密度比水的密度大，故分液时苯甲酸甲酯在下层进入锥形瓶中，因没有反应完的苯甲酸转化为易溶于水而难溶于有机物的苯甲酸钠，而甲醇易溶于苯甲酸甲酯，故分液后苯甲酸甲酯中最主要的杂质是甲醇，
故答案为：苯甲酸甲酯；甲醇；
（3）苯甲酸甲酯的沸点是199.6℃，用图C装置进行蒸馏提纯时，当温度计显示199.6℃时，可用锥形瓶收集苯甲酸甲酯；
故答案为：199.6；
（4）在其他实验条件相同时，根据反应时间比较有、无浓硫酸存在条件下酯化反应进行的快慢，即相同时间内两个试管里生成有机层的厚度或两个试管中生成相同厚度的有机层所需的时间，
故答案为：相同时间内两个试管里生成有机层的厚度或两个试管中生成相同厚度的有机层所需的时间．

点评 本题考查酯的性质，可以类比乙酸乙酯的制取完成，注意酯化反应的原理是酸脱羟基醇脱氢，本题难度中等．

练习册系列答案
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3．下列说法正确的是（NA为阿伏加德罗常数）（　　）
A．28g氮气含有的原子数为NA
B．32 g O2中所含的氧原子数目为2NA
C．2.7g金属铝与足量盐酸反应时失去的电子数为0.1NA
D．标准状况下22.4L水所含的分子数为NA
15．将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4•2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义．以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图．

（1）本工艺中所用的原料除CaSO4•2H2O、CaCO3、H2O外，还需要KClNH3等原料．
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-．
（3）过滤Ⅰ操作所得滤液是（NH4）2SO4溶液．检验滤液中含有CO32-的操作方法是：用滴管取少量滤液于试管中，滴加盐酸，若产生气泡，证明滤液中含有CO32-．
（4）若过滤I的滤液中的Ca2+浓度低于1.0×10-5 mol•L-1时可认为被沉淀完全．若要使Ca2+沉淀完全，则滤液中CO32-离子的物质的量浓度不得低于5.0×10-4mol/L．（已知：Ksp（CaCO3）=5.0×10-9）
（5）写出蒸氨过程中的化学方程式CaO+2NH4Cl+5H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2•6H2O+2NH3↑．
12．在10L容器中，加入2mol的SO2（g）和2mol的NO2（g），保持温度恒定，发生反应：SO2（g）+NO2（g）?
SO3（g）+NO（g）．当达到平衡状态时，测得容器中SO2（g）的转化率为50%．
（1）该温度下的该反应的平衡常数=1（用数值表示）
（2）该温度下、该容器中，再继续加入1mol的SO2（g），则：化学平衡将向正反应方向移动，NO2的转化率将增大．
19．A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球．关闭K2，将等量且少量的NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应开始时，A、B的体积相同．已知：2NO2（g）?N2O4（g）△H＜0．
（1）一段时间后，反应达到平衡，此时A、B中生成的N2O4的速率是V（A）＜V（B）（填“＜”、“＞”或“=”）；若打开活塞K2，气球B将变小（填“变大”、“变小”或“不 变”，下同）．
（2）若在A、B中再充入与初始量相等的NO2，则达到平衡时，NO2的转化率α（A）将增大．
若通入等量的Ne气，则达到平衡时，A中NO2的转化率将不变，B中NO2的转化率将变小．
（3）室温时，若A、B都保持体积不变，将A套上一个绝热层，B与外界可以进行热传递，则达到平衡时，A中的颜色较深．
（4）若在容器A中充入4.6g的NO2，达到平衡后容器内混合气体的压强为原来的80%，试求出平衡时NO2的转化率（写出计算过程）
9．氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业．为生成氮化硅膜，可以用NH3和SiH4（硅烷）在一定条件下反应并在600℃的加热基板上生成氮化硅膜：
3SiH4$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Si3N4+12H2
（1）以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如图1：
反应原理：4NH4Cl+Mg2Si$\frac{\underline{\;常温\;}}{\;}$4NH3↑+SiH4↑+2MgCl2（△H＜0）

①NH4Cl的化学键类型有极性键（或共价键）、离子键，SiH4电子式为．
②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是吸收热量，保证反应在常温下进行（答“制冷”或“降温”均可）．
③氨气也是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O，实验室可利用如图2所示装置完成该反应．  在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是NH4NO3（或硝酸铵）．
（2）三硅酸镁（Mg2Si3O8?nH2O）难溶于水，在医药上可做抗酸剂．它除了可以中和胃液中多余酸之外，生成的H2SiO3还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激．三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为Mg2Si3O8?nH2O+4HCl═2MgCl2+3H2SiO3+（n-1）H2O．
将0.184g三硅酸镁加到50mL 0.1mol/L盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，以甲基橙为指示剂，用0.1mol/L NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30mL，则Mg2Si3O8?nH2O的n值为6．（注：Mg2Si3O8的摩尔质量为260g/mol）
16．下列说法正确的是（　　）
①木材纤维和土豆淀粉遇碘水均显蓝色
②食用花生油和鸡蛋清都能发生水解反应
③包装用材料聚乙烯和聚氯乙烯都属于烃
④PX项目的主要产品对二甲苯属于芳香烃
⑤金属钠着火时使用泡沫灭火器灭火
⑥用试管加热碳酸氢钠固体时使试管呈四十五度倾斜
⑦浓硫酸溅到皮肤上时立即用稀氢氧化钠溶液冲洗
⑧制备乙烯时向乙醇和浓硫酸的混合液中加入碎瓷片．
A．①④⑥B．②⑤⑦C．②④⑧D．①⑦⑧
13．可以验证硫元素的非金属性比氯元素弱的事实是（　　）
①H2S溶于水是弱酸，HC1溶于水是强酸②向氢硫酸溶液中通入氯气有单质硫生成
③还原性：S2-＞Cl-    ④高氯酸（HCl04）的酸性比硫酸强．
A．①②④B．②④C．②③④D．①②③④
14．下列有关化学实验操作及安全的说法正确的是（　　）
A．用酒精灯给锥形瓶加热来浓缩溶液
B．实验室不能采用向下排空气法收集CO
C．实验室用碳酸钙和稀盐酸反应，气体产物经碱石灰干燥后可得纯净干燥的CO2
D．氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的玻璃瓶中

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