题目内容

19．某化学兴趣小组自行设计实验对废PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）进行化学解聚制备PET的初始原料对苯二甲酸（TPA）及乙二醇（EG），以实现治理污染、资源的循环利用．
查阅相关资料，得到主要试剂及产物的性质：
物质相对分子质量性质
废饮料瓶碎片聚对苯二甲酸乙二醇酯：乳白色或浅黄色的聚合物．
乙二醇（EG）62无色无臭液体，对动物有毒性．沸点：196～198℃，与水混溶．
对苯二甲酸（TPA）
166白色晶体或粉末，低毒．弱酸．300℃以上升华．不溶于水、乙醚、氯仿等大多数有机溶剂，可溶于DMF等强极性有机溶剂．
实验过程如下：
（一）解聚
实验装置如图所示，A为三颈烧瓶，B为直形冷凝管，C为吸滤芯瓶，各接口均为玻璃接口．向装置中加入一定量废饮料瓶碎片及辅助试剂（催化剂、水等）．缓慢搅拌，加热．待温度计上的温度显示高出200℃时，停止加热．则：

（1）写出聚对苯二甲酸乙二醇酯解聚的化学反应方程式：．
（2）C中收集到的是乙二醇；C装置吸滤瓶不能（填“能”或“不能”）换页成敞口锥形瓶，原因：乙二醇有毒，不能直接排放到空气中．
（3）成品聚对苯二甲酸乙二酯是一种结晶性好，无色透明，极为坚韧的材料．有玻璃的外观，无臭、无味、无毒，易燃，燃烧时，产生蓝色边缘的黄色火焰．其燃烧反应属于D．
A．聚合反应　　　　　　B．加成聚合反应
C．综合聚合反应　　　　D．高分子化学反应
（4）工业上生产“PET”的反应式为：，生产时，若消耗EG的物质的量比TPA多4‰，则上述聚合物的链节数n为250．

分析 （1）聚对苯二甲酸乙二醇酯在催化剂加热条件下发生水解反应生成对苯二甲酸和乙二醇；
（2）根据信息，乙二醇沸点：196～198℃，而苯二甲酸300℃以上升华，所以首先气化的为乙二醇，再根据乙二醇对动物有毒性分析吸滤瓶能否换页成敞口锥形瓶；
（3）根据聚对苯二甲酸乙二酯燃烧生成二氧化碳和水分析；
（4）PET的链节中EG和TPA的物质的量比为1：1，现EG的物质的量比TPA多4‰，则高分子链的两端应都是EG的成分，即EG单体数目比TPA多1，据此计算．

解答 解：（1）聚对苯二甲酸乙二醇酯在催化剂加热条件下发生水解反应生成对苯二甲酸和乙二醇，反应的方程式为：，故答案为：；
（2）根据信息，乙二醇沸点：196～198℃，而苯二甲酸300℃以上升华，所以首先气化的为乙二醇，所以C中收集到的是乙二醇；又乙二醇对动物有毒性，不能直接排放到空气中，所以不能换页成敞口锥形瓶；故答案为：乙二醇；不能；乙二醇有毒，不能直接排放到空气中；
（3）因为聚对苯二甲酸乙二酯燃烧生成二氧化碳和水，所以不属于A．聚合反应B．加成聚合反应C．综合聚合反应；只属于D．高分子化学反应，故选：D；
（4）PET的链节中EG和TPA的物质的量比为1：1，现EG的物质的量比TPA多4‰，则高分子链的两端应都是EG的成分，即EG单体数目比TPA多1，所以$\frac{1}{n}$=0.004，n=250，则聚合物的链节数n为250，故答案为：250．

点评 本题考查有机物的制备和分离，明确实验操作步骤及每一步操作目的是解本题关键，侧重考查学生分析、知识运用能力，熟练掌握常见基本操作规范，防止安全事故发生．

练习册系列答案
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12．当光束通过下列分散系是，可能产生丁达尔效应的是（　　）
A．NaCl  溶液B．Fe（OH）3 胶体C．盐酸D．蔗糖溶液
10．下列叙述正确的是（　　）
A．中和热测定实验用的小烧杯和物质的量浓度溶液配制用的容量瓶都必须干燥
B．用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液，若滴定终点时仰视读数，测得氢氧化钠浓度偏低
C．配制2.0 mol•L-1的硫酸，若定容时俯视，则所得溶液浓度偏高（其他操作均正确）
D．用铜电极电解2.0 mol•L-1的硫酸，阴阳两极生成气体的体积之比为2：1
7．根据CuSO4晶体结晶水含量的测定，填写下列空白
（1）此实验操作顺序如下：
①称量坩埚、晶体 ②加热冷却 ③称量 ④加热冷却⑤称量⑥计算 ⑦误差分析
（2）用托盘天平（指针向上的）称量时若指针偏向左边，则表示D
A．左盘重，样品轻  B．左盘轻砝码重 C．右盘重砝码轻 D．右盘轻，样品重
（3）在进行④⑤步操作中，有时要重复进行，这是由于两次称量误差超过0.1g．
（4）实验用品除托盘天平、研钵、玻棒、三脚架、泥三角、瓷坩埚、酒精灯、火柴外，还缺少的两种仪器是坩埚钳和干燥器．
14．可逆反应2HI（气）?H2（气）+I2（气）达到平衡后，当改变外界条件（如某一物质浓度、体系压强、温度等）而发生下列项目的变化时，能作为平衡一定发生了移动的标志是（　　）
A．气体的密度发生了变化B．气体的平均分子量发生了变化
C．气体的颜色发生了变化D．体系的温度发生了变化
4．利用甲烷与氯气发生反应制取盐酸的设想，在工业上已成为现实．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

根据要求填空：
（1）装置A中反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O；
（2）B装置有三种功能：
①控制气流速度；②使气体混合均匀；③干燥气体．
（3）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式CH4+2Cl2$\stackrel{hv}{→}$C+4HCl．
（4）D装置中的石棉上均匀附着湿润的KI粉末，其作用是吸收未反应的氯气，E装置的作用是吸收HCl，防止倒吸．
（5）装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液；
该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，写出尾气中的主要成分是AB．
（填编号）
A．CH4         B．CH3Cl       C．CH2Cl2      D．CHCl3       E．CCl4
（6）实验之余，该学习小组进一步探究甲烷与氯气反应的条件．

通过排饱和食盐水的方法收集两瓶甲烷与氯气（体积比为1：4）混合气体（Ⅰ、Ⅱ），Ⅱ瓶用预先准备好的黑色纸套套上，I瓶放在光亮处（不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸）．按上图安装好装置，并夹紧弹簧夹a和b．过一段时间，打开弹簧夹a、b，Ⅰ、Ⅱ中观察到现象是在I瓶中：颜色逐渐变浅，且有油状液体产生，出现白雾，并可以看见水倒吸入I瓶中．
11．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸．
反应原理：

实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在 100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．

已知：苯甲酸分子量122，熔点 122.4℃，在 25℃和 95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物一般都有固定熔点．
（1）操作Ⅰ为分液，操作Ⅱ为蒸馏．
（2）无色液体A是甲苯
（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔．
该同学推测白色固体B是苯甲酸与少量KCl的混合物．
①欲从混合物中提纯苯甲酸，应进行的操作是重结晶，具体过程包括：加入适量蒸馏水→加热溶解→冷却结晶→过滤、洗涤、干燥．
②在①提纯过程中，应用冷水对晶体进行洗涤，洗涤的目的是除去晶体表面附着的KCl（杂质），提高晶体纯度，如何检验洗涤已经完全：取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，没有白色沉淀生成，说明洗涤完全．
③欲检验经过①提纯后的固体是否纯净，可以采用的实验方法是测定固体熔点，如果固体纯净，对应的现象是白色晶体在122.4℃左右完全熔化．
（4）将提纯后的苯甲酸进行核磁共振氢谱分析，可以得到4种峰，峰面积之比为2：2：1：1．
8．实验室用浓硫酸和乙醇反应制备乙烯，若温度过高或加热时间过长，制得的乙稀往往混有CO2、SO2、H2O（气体少量）．请回答下列问题：
（1）试分析CO2和SO2是怎么样产生的？乙醇或乙烯与浓硫酸发生氧化还原反应生成CO2和SO2 （用一句话说明）．
（2）试用下图所示的装置设计一个实验，验证制得的气体中确实含有CO2和SO2、H2O（g），按气流的方向，各装置的连接顺序是：④②①③．

（3）实验时若观察到：①中从左到右A瓶中品红溶液褪色，B瓶中高锰酸钾溶液颜色逐渐变浅，C瓶中品红溶液不褪色，则A瓶的作用是检验是否有SO2，B瓶的作用是除去或吸收SO2，C瓶的作用是检验SO2是否除尽．
（4）装置②中所加的试剂名称是无水硫酸铜，它可以验证的气体是水蒸气，简述确定装置②在整套装置中的位置的理由是①③导出的气体带有水蒸气，影响水蒸气的确定．
（5）装置③中所盛溶液的名称是澄清的石灰水，它可以用来验证的气体是CO2．
9．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ•mol-1．请根据如表所列数据判断，正确的是（　　）
元素I1I2I3I4
X500460069009500
Y5801820275011600
A．元素X的常见化合价是+3
B．元素Y是ⅢA族元素
C．元素X与氯元素形成化合物时，化学式可能是XCl2
D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应

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