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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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.

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