Question

11．
己二酸 是一种工业上具有重要意义的有机二元酸，在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用，能够发生成盐反应、酯化反应等，并能与二元醇缩聚成高分子聚合物等，己二酸产量居所有二元羧酸中的第二位．实验室合成己二酸的反应原理和实验装置示意图如图：

可能用到的有关数据如下：

物质	密度（20℃）	熔点	沸点	溶解性	相对分子质量
环己醇	0.962g/cm3	25.9℃	160.8℃	20℃时水中溶解度3.6g，可混溶于乙醇、苯	100
乙二酸	1.36g/cm3	152℃	337.5℃	在水中的溶解度：15℃时，1.44g，25℃时2.3g，易溶于乙醇，不溶于苯	146

实验步骤如下；
I、在三口烧瓶中加入16mL 50%的硝酸（密度为1.31g/cm³），再加入1～2粒沸石，滴液漏斗中盛放有5.4mL环己醇．
II、水浴加热三口烧瓶至50℃左右，移去水浴，缓慢滴加5～6滴环己醇，摇动三口烧瓶，观察到有红棕色气体放出时再慢慢滴加剩下的环己醇，维持反应温度在60℃～65℃之间．
III、当环己醇全部加入后，将混合物用80℃～90℃水浴加热约10min（注意控制温度），直至无红棕色气体生成为止．
IV、趁热将反应液倒入烧杯中，放入冰水浴中冷却，析出晶体后过滤、洗涤得粗产品．V、粗产品经提纯后称重为5.7g．
请回答下列问题：
（1）仪器b的名称为球形冷凝管（或冷凝管）．
（2）向三口烧瓶中滴加环己醇时，要控制好环己醇的滴入速率，防止反应过于剧烈导致温度迅速上升，否则．可能造成较严重的后果，试列举一条可能产生的后果：反应液暴沸冲出冷凝管；放热过多可能引起爆炸，产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中．
（3）已知用NaOH溶液吸收尾气时发生的相关反应方程式为：2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O，NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O；如果改用纯碱溶液吸收尾气时也能发生类似反应，则相关反应方程式为：2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂、NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂．
（4）为了除去可能的杂质和减少产品损失，可分别用冰水和苯洗涤晶体．
（5）粗产品可用重结晶 法提纯（填实验操作名称）．本实验所得到的己二酸产率为75%．

Answer 1

分析 （1）依据仪器的构造可知：仪器b的名称为：球形冷凝管（或冷凝管），冷凝管起冷凝作用；
（2）环己醇的滴入速率过快，反应过快，该反应放热，反应温度高，反应液暴沸冲出冷凝管；可能引起爆炸；产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中；
（3）根据元素守恒，纯碱与NO和NO₂反应，生成NaNO₂、NaNO₃，且放出CO₂，据此写反应的化学方程式；
（4）产品己二酸中含有环己醇、硝酸等杂质，根据己二酸在水中的溶解度：15℃时1.44g，25℃时2.3g，易溶于乙醇、不溶于苯分析；
（5）粗产品依据溶解度差别，可以通过重结晶可以提纯；依据反应的环己醇为5.4mL，质量=5.4ml×0.962g/ml=5.1948g，结合化学方程式计算理论上上城己二酸的质量，产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%；

解答 解：（1）该仪器有球形区域，仪器b的名称为：球形冷凝管（或冷凝管），冷水从冷凝管下口入，上口出，克服重力充满冷凝管，冷凝效果好，
故答案为：球形冷凝管（或冷凝管）；
（2）向三口烧瓶中滴加环己醇时，反应温度迅速上升，说明该反应为放热反应，需控制好环己醇的滴入速率，如果环己醇的滴入速率过快，反应温度高，反应液暴沸冲出冷凝管；可能引起爆炸；产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中，
故答案为：反应液暴沸冲出冷凝管；放热过多可能引起爆炸，产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中；
（3）根据元素守恒，纯碱与NO和NO₂反应，生成NaNO₂、NaNO₃，且放出CO₂，反应的化学方程式为①NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂，②Na₂CO₃+2NO₂═NaNO₂+NaNO₃+CO₂，
故答案为：2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂，NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂；
（4）产品己二酸中含有环己醇、硝酸等杂质，己二酸在水中的溶解度：15℃时1.44g，25℃时2.3g，温度高溶解度大，可用冰水洗涤，除去环己醇、硝酸，己二酸不溶于苯，最后用苯洗涤晶体，除去表面的杂质，避免产品损失，
故答案为：苯；
（5）粗产品再溶解，再结晶析出，通过重结晶的方法提纯己二酸，

     3×100                                 3×146
       5.1948g                                    m
m=7.58g
己二酸产率=$\frac{5.7g}{7.58g}$×100%=75%，
故答案为：重结晶；75%．

点评 本题考查实验室合成己二酸，涉及仪器识别、物质的分离与提纯、对操作的分析评价等，侧重实验分析能力及知识综合应用能力的考查，题目难度中等．