题目内容

17．氯苯是重要的有机化工产品，是染料、医药、有机合成的中间体，工业上常用“间歇法”制取．反应原理、实验装置图（加热装置都已略去）如下：

已知：氯苯为无色液体，沸点132.2℃．
回答下列问题：
（1）A反应器是利用实验室法制取氯气，中空玻璃管B的作用是平衡气压．冷凝管中冷水应从a（填“a”或“b”） 处通入．
（2）把干燥的氯气通入装有干燥苯的反应器C中（内有相当于苯量1%的铁屑作催化剂），加热维持反应温度在40～60℃为宜，温度过高会生成二氯苯．
①对C加热的方法是c（填序号）
酒精灯加热     b．油浴加热      c．水浴加热
②D出口的气体成分有HCl、苯蒸气和氯气．
（3）C反应器反应完成后，工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥，才能蒸馏．碱洗之前要水洗的目的是洗去部分无机物，同时减少碱的用量，节约成本．写出用10%氢氧化钠碱洗时可能发生的化学反应方程式：FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3↓+3NaCl；HCl+NaOH=NaCl+H2O（写两个即可）．
（4）上述装置图中A、C反应器之间，需要增添一个U形管，其内置物质是五氧化二磷或氯化钙．
（5）工业生产中苯的流失情况如下：
项目二氯苯尾气不确定苯耗流失总量
苯流失量（kg/t）1324.951.389.2
则1t苯可制得成品为$\frac{（1-0.0892）×112.5}{78}$t（只要求列式）．

分析 （1）玻璃管B伸入液面下，装置内压强过大时，可以用于平衡气压；采取逆流原理通入冷凝水；
（2）①反应器C加热控制反应温度在40-60℃，应利用水浴加热；
②由于苯易挥发，反应产生的HCl，且有未反应的氯气，都会在D出口导出；
（3）催化剂氯化铁与氢氧化钠反应，生成的HCl会与氢氧化钠反应，溶解的氯气也会与去氧化钠反应；
（4）A、C反应器之间需要增添干燥装置，干燥生成的氯气，可以用五氧化二磷或氯化钙等；
（5）根据苯的总流失量计算参加反应的苯的质量，再根据苯与氯苯质量定比关系计算．

解答 解：（1）玻璃管B伸入液面下，装置内压强过大时，可以用于平衡气压；采取逆流原理通入冷凝水，使冷凝管充满冷凝水，充分冷却，即冷凝水由a口流入，由b口流出，
故答案为：平衡气压；a；
（2）①反应器C加热控制反应温度在40-60℃，应利用水浴加热，
故答案为：c；
②由于苯易挥发，反应产生的HCl，且有未反应的氯气，D出口气体中含有HCl、苯蒸气、氯气，
故答案为：苯蒸气、氯气；
（3）②催化剂氯化铁与氢氧化钠反应，生成HCl会与氢氧化钠反应，溶解的氯气也会与去氧化钠反应，反应方程式为：FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3↓+3NaCl、HCl+NaOH=NaCl+H2O、Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，
故答案为：FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3↓+3NaCl、HCl+NaOH=NaCl+H2O等；
（4）A、C反应器之间需要增添U型管，干燥生成的氯气，可以用五氧化二磷或氯化钙等，
故答案为：五氧化二磷或氯化钙．
（5）苯的总流失量为89.2kg/t，故1t苯中参加反应的苯的质量为（1t-0.0892t），由苯与氯苯质量之比为78：112.5，可知生成氯苯质量为$\frac{（1-0.0892）×112.5}{78}$t，
故答案为：$\frac{（1-0.0892）×112.5}{78}$．

点评 本题考查有机物制备实验方案，题目难度中等，涉及对装置、操作与原理的分析评价等知识，明确实验目的、实验原理为解答关键，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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20．NA代表阿伏加德罗常数的值．下列叙述正确的是（　　）
A．90 g丙醇中存在的共价键总数为15 NA
B．1 mol的羟基与1 mol的氢氧根离子所含电子数均为9 NA
C．过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol O2转移的电子数为0.2 NA
D．2 L 0.5 mol/L亚硫酸溶液中含有的H+离子数为2 NA
1．Ⅰ．实验室常用如图中的装置制备乙炔并检验乙炔的性质：
（1）实验室制备乙炔的化学方程式是CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca（OH）2；
（2）实验过程中，为减缓生成乙炔的速率，通常采取的措施是：常利用饱和食盐水代替水；
（3）B中试剂是硫酸铜溶液；
（4）若C中试剂是溴水，可以观察到的现象是溶液褪色．
Ⅱ．利用上述装置还可以验证醋酸、苯酚、碳酸的酸性强弱．
（1）A中固体试剂是b（选填序号）；
a．醋酸钠      b．碳酸氢钠     c．苯酚钠
（2）C中反应的化学方程式是；
（3）有同学认为没有B装置，也可以验证酸性的强弱，你认为合理吗？不合理（填“合理”或“不合理”）；若不合理，原因是：乙酸有挥发性且能和苯酚钠反应，干扰CO2与苯酚钠的反应．
5．（1）常温下将0.2mol/L HCl溶液与0.2mol/L MOH溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），测得混合溶液的pH=6，混合溶液中由水电离出的c（H+）＞0.2mol/LHCl溶液中由水电离出的c（H+）（填“＞”、“＜”、或“=”）．
（2）常温下若将0.2mol/L MOH溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，测得混合溶液的pH＜7，则说明在相同条件下MOH的电离程度＜MCl的水解程度．（填“＞”、“＜”、或“=”）
（3）常温下若将0.1mol/L的HR溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液的pH≠7，则混合溶液的pH＞7．（填“＞7”、“＜7”、或“无法确定”）
（4）用0.1000mol/L HCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液，重复三次的实验数据如下所示
实验序号0.1032mol/L HCl溶液体积/mL待测NaOH溶液体积/mL
127.8325.00
226.5325.00
327.8525.00
①待测NaOH溶液的物质的量浓度为0.1149mol/L．（保留四位有效数字）
②下列情况可能引起测定结果偏高的是AB．
A．酸式滴定管未用标准盐酸溶液润洗   B．滴定前滴定管尖嘴中有一气泡，滴定后气泡消失了
C．锥形瓶未用待测液润洗             D．酸式滴定管滴定前平视读数，滴定后俯视读数
（5）滴定的方法有酸碱中和滴定、沉淀滴定、络合滴定等．沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂．已知一些银盐的颜色和Ksp（20℃）如下，测定水体中氯化物的含量，常用标准硝酸银溶液进行滴定．
化学式AgClAgBrAgIAg2SAg2CrO4
颜色白色浅黄色黄色黑色红色
Ksp1.8×10-105.0×10-138.3×10-172.0×10-481.8×10-10
滴定时，你认为该滴定适宜选用的指示剂是下列中的D．
A．KBr               B．KI                C．K2S               D．K2CrO4．
12．某学生为测定未知浓度的硫酸溶液，实验如下：用1.00mL待测硫酸配制100mL稀H2SO4溶液；以0.14mol/L的NaOH溶液滴定上述稀H2SO425mL，滴定终止时消耗NaOH溶液15mL．
 （1）该学生用标准0.14mol/L NaOH溶液滴定硫酸的实验操作如下：
A．用酸式滴定管取稀H2SO4 25mL，注入锥形瓶中，加入指示剂．
B．用待测定的溶液润洗酸式滴定管．
C．用蒸馏水洗干净滴定管．
D．取下碱式滴定管用标准的NaOH溶液润洗后，将标准液注入碱式滴定管刻度“0”以上2～3cm处，再把碱式滴定管固定好，调节液面至刻度“0”或“0”刻度以下．
E．检查滴定管是否漏水．
F．另取锥形瓶，再重复操作一次．
G．把锥形瓶放在滴定管下面，瓶下垫一张白纸，边滴边摇动锥形瓶直至滴定终点，记下滴定管液面所在刻度．
①滴定操作的正确顺序是（用序号填写）：ECDBAGF（或ECBADGF）．
②该滴定操作中应选用的指示剂是：酚酞或甲基橙．
③在G操作中如何确定终点？酚酞为指示剂时浅红色变为无色且半分钟不复原（或甲基橙为指示剂时黄色变色橙色且半分钟不复原）．
（2）分析下列操作的结果：（填“偏小”、“偏大”或“恰好合适”）
碱式滴定管用蒸馏水润洗后，未用标准液润洗，导致滴定结果偏大．
碱式滴定管滴定前读数时仰视，结束时读数平视，导致滴定结果偏小．
（3）计算待测硫酸（稀释前的硫酸）溶液的物质的量浓度4.2mol/L（保留两位小数）
2．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol/L的硫酸溶液中，乙同学将电极放入6mol/L的NaOH溶液中，实验装置如图所示：
（1）写出甲中正极的电极反应式：2H++2e-=H2↑．
（2）写出乙中负极的电极反应式：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，
总反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（3）如果甲、乙两同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应该比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出Mg（填元素符号，下同）的活动性强，乙会判断出Al的活动性强．
（4）由此实验可知下列说法中正确的是ADE
A、利用原电池反应判断金属活动性顺序时，应注意介质的选择；
B、镁的金属性不一定比铝强；
C、该实验说明金属活动性顺序表已过时，没有实用价值；
D、该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响大，应具体问题具体分析．
E、上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断电池的正负极”的这种说法不可靠．
（5）将乙装置设计为甲烷燃料电池，两极改为惰性电极，则负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O．
9．如图1所示是一个电化学装置的示意图．

请回答下列问题：
（1）图中乙池是电解池（填“原电池”、“电解池”或“电镀池”）．
（2）Cu电极的名称是正极（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）．
（3）闭合K之前，向乙池中滴加酚酞溶液，闭合K之后，Fe附近的现象是溶液变红乙池中反应的化学方程式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑．
（4）利用丙池进行电镀铜，C极的电极材料为铜
（5）近几年开发的甲醇燃料电池的工作原理如图2，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过．则a电极的电极反应式是CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
6．钴是人体必需的微量元素，含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用，请回答下列问题：
（1）Co基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2；

（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到了广泛的应用，其结构如图2所示，中心离子为钴离子．
①酞菁钴中三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为N＞C＞H，
（用相应的元素符号作答）；碳原子的杂化轨道类型为sp2；
②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是2，4；
（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色．
 CoCl2•6H2O（粉红）$\stackrel{325.3K}{?}$ CoCl2•2H2O（紫红）$\stackrel{363K}{?}$CoCl2•H2O（蓝紫）$\stackrel{393K}{?}$CoCl2（蓝色）
CoCl2可添加到硅胶（一种干燥剂，烘干后可再生反复使用）中制成变色硅胶．简述硅胶中添加CoCl2的作用：随着硅胶的吸湿和再次烘干，二氯化钴在结晶水合物和无水盐间转化，通过颜色的变化可以表征硅胶的吸湿程度；
（4）用KCN处理含Co2+的盐溶液，有红色的Co（CN）2析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co（CN）6]4-，该配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co（CN）6]3-，写出该反应的离子方程式：2[Co（CN）6]4-+2H2O=2[Co（CN）6]3-+H2↑+2OH -；
（5）Co的一种氧化物的晶胞如图2所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有12个；筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在 5K 下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO2的层状结构（如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）．下列用粗线画出的重复结构单元示意图3不能描述CoO2的化学组成的是D．
7．某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律．
（Ⅰ）甲同学在a、b、c三只烧杯里分别加入50mL水，再分别滴加几滴酚酞溶液，依次加入大小相近的锂、钠、钾块，观察现象．甲同学设计实验的目的是比较锂、钠、钾的金属性强弱；反应最剧烈的是c．
（Ⅱ）乙同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强．他设计了如图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱．
乙同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，可与铜反应；B是块状固体；打开分液漏斗的活塞后，可看到有大量气泡D产生；烧杯中可观察到白色沉淀C生成．
（1）写出下列物质的化学式：AHNO3、CNa2SiO3、DCO2．
（2）写出烧杯中发生反应的离子方程式：CO2+SiO32-+H2O═H2SiO3↓+CO32-．
（3）碳、氮、硅三种元素的非金属性由强到弱顺序为N＞C＞Si．
（4）丙同学认为乙同学设计的实验不够严谨，应该在B和C之间增加一个洗气装置，该装置中应盛放饱和NaHCO3（填试剂）．

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