题目内容

【题目】(14分)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下:

可能用到的有关数据如下:

实验步骤如下;

I、在三口烧瓶中加入16 mL 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5.4 mL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__________。

(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:

_________________________________________________________________。

(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:

_____________________________、________________________________。

(4)为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用冰水和 洗涤晶体。

(5)粗产品可用 法提纯(填实验操作名称)。本实验所得到的己二酸产率为 。

【答案】

(1) 球形冷凝管(或冷凝管)

(2) 反应液暴沸冲出冷凝管; 放热过多可能引起爆炸; 产生的NO2气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中;

(3) 2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2;NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2

(4)苯

(5)重结晶;75%

【解析】

试题分析:(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=×100%=75%,故答案为:重结晶,75%。

练习册系列答案
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【题目】(13分)日常生活、生产中甲烷既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。

(1)下图是CH4/H2O体系放氢焓变示意图:

则CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H= 。

(2)合成气(CO、H2)是一种用途相当广泛的化工基础原料,常被用来合成很多有机物,如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。

①在压强为0.1MPa条件下,物质的量之比为1:3的CO、H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0。若容器体积不变,改变下列条件新平衡下甲醇体积分数增大的是 (填字母)。

A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.充入N2使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2

②二甲醚被誉为“21世纪的清洁燃料”。一定条件下利用H2、CO合成CH3OCH3。其反应方程式为:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为 。最近研究发现一种新型的催化剂(主要成分是Cu、Mn的合金)对CO和H2合成二甲醚具有较好的催化效率。根据如图判断,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。

③以甲醇为原料是合成二甲醚的又一途径:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。一定温度下,向2L某容器中充入一定量的CH3OH,10s到达平衡后测得CH3OH 0.04mol,CH3OCH3 0.08mol,则用甲醇表示反应在10s内的平均反应速率为 ,相同条件下起始时向该容器中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol、和H2O 0.10mol,则反应将向 方向进行(填“正反应”或“逆反应”)。

【题目】(1)常温下,如果取0.1molL-1HA溶液与0.1molL-1NaOH溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),测得混合液的pH=8。

①混合液中由水电离出的OH-浓度与0.1molL-1NaOH溶液中由水电离出的OH-浓度之比为_________;

②已知NH4A溶液为中性,又知将HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,试推断(NH4)2CO3溶液的pH _____7(填“<”、“>”或“=”);相同温度下,等物质的量浓度的下列四种盐溶液按pH由大到小的排 列顺序为_________(填序号)。

a.NH4HCO3 b.NH4A c.(NH4)2CO3 d.NH4Cl.

(2)清洁能源具有广阔的开发和应用前景,可减小污染解决雾霾问题,其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。

一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-105kJmol-1.向体积为2L的密闭容器中充入2molCO和4molH2,测得不同温度下容器内的压强(P:kPa)随时间(min)的变化关系如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:

①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是_________;

②反应Ⅰ在6min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时v(CH3OH)=_________;

③反应Ⅱ在2min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ)=_________;

④比较反应Ⅰ的温度(T1)和反应Ⅲ的温度(T3)的高低:T1_____T3(填“>”“<”“=”),判断的理由是_________;

(3)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。图甲所示装置中,以稀土金属材料为惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e=2O2-)

①c电极为_________正极,d电极上的电极反应式为_________;

②图乙是用惰性电极电解100mL 0.5molL-1 CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为_________;若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=_________(不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液 恢复到电解前的状态,可加入_________(选填字母序号)

a.CuO b.Cu(OH)2 c.CuCO3 d.Cu2(OH)2CO3.

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