题目内容

20．三颈瓶在化学实验中的应用非常广泛，下面是三颈瓶在部分无机实验和有机实验中的一些应用．
I．实验室从含碘废液（除H2O外，还有CCl4、I2、I-等）中回收碘，其实验过程如图1所示：

（1）用Na2SO3溶液将I2还原为I-的目的是使CCl4中的碘进入水．
（2）操作X的名称为分液．
（3）氧化时，在三颈瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2，缓慢通入Cl2在40℃左右反应（实验装置如图2所示），实验控制在较低温度下进行的原因是：使氯气在溶液中有较大的溶解度或防止碘升华或防止碘进一步被氧化．
（4）已知：5SO32-+2IO3-+2H+═I2+5SO42-+H2O，另有一种含碘废水中一定存在I2，还可能存在IO3-，请补充完整检验含碘废水中是否含有IO3-的实验方案：取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在，从水层取少量溶液，加入1-2 mL淀粉溶液，再加入盐酸酸化，滴加亚硫酸钠溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO3-，若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO3-．（实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液 ）
II．某实验小组为研究草酸的制取和草酸的性质，进行如下实验．
实验一：制备草酸
实验室用硝酸氧化淀粉水解液制备草酸的装置如图3所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去），实验过程如下：

①将一定量的淀粉水解液加入三颈瓶中
②控制反应液温度在55-60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO3与98%H2S04的质量比为2：1.5）溶液
③反应3h左右，冷却，抽滤后再重结晶得草酸晶体．
硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
C6H12O6+8HNO3→6CO2↑+8NO↑+10H2O
3H2C2O4+2HNO3→6CO2↑+2NO↑+4H2O
（5）将抽滤后得到的草酸晶体粗品经①加热溶解 ②趁热过滤 ③冷却结晶
④过滤洗涤 ⑤干燥等实验步骤，得到较纯净的草酸晶体，该过程中除去粗品中溶解度较大的杂质是在步骤C
A．②的滤液中         B．③的晶体中        C．④的滤液中         D．④的滤纸上
（6）实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产率下降，其原因是由于混酸加入过快，会导致H2C2O4进一步被氧化，或将C6H12O6直接氧化成二氧化碳．
实验二：草酸晶体中结晶水测定
草酸晶体的化学式可表示为H2C2O4•xH2O，为测定x的值，进行下列实验：
①称取6.3g某草酸晶体配成100.00mL的水溶液．
②取25.00mL所配溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H2SO4，用浓度为0.5mol/L的KMnO4溶液滴定，滴定终点时消耗KMnO4溶液的体积为10.00mL．回答下列问题：
（7）写出上述反应的离子方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O．
（8）计算x=2．

分析 I．碘废液加亚硫酸钠溶液，把单质碘还原为I-，四氯化碳难溶于水，会分层，则分液即可得到四氯化碳，剩余的溶液中加氯气氧化I-得到I2，富集，最后得到较纯的I2．
（1）碘单质具有氧化性，能氧化亚硫酸钠生成硫酸钠，自身被还原生成碘离子，碘单质微溶于水，而碘离子易溶于水；
（2）分离互不相溶的液体采用分液的方法分离；
（3）碘易升华，且氯气的溶解度随着温度的升高而减小；
（4）碘离子具有还原性，能被氧化剂氧化生成碘，碘酸根离子具有氧化性，能被还原剂还原生成碘，碘遇淀粉试液变蓝色；
II．（5）根据题中实验步骤可知，通过重结晶得草酸晶体时，草酸晶体析出，溶解度较大的杂质留在溶液中；
（6）草酸具有还原性，硝酸能进一步氧化C6H12O6和H2C2O4；
（7）H2C2O4反应中C由+3价升高为二氧化碳中+4价，MnO4 -中Mn由+7价降为Mn2+中的+2价，依据氧化还原反应得失电子守恒结合原子个数守恒书写方程式；
（8）依据滴定发生的氧化还原反应离子方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O的定量关系计算得到．

解答 解：I．（1）碘单质具有氧化性，能氧化亚硫酸钠生成硫酸钠，自身被还原生成碘离子，离子反应方程式为SO32-+I2+H2O=2I-+2H++SO42-，碘单质微溶于水，而碘离子易溶于水，为了使更多的碘元素进入水溶液应将碘还原为碘离子，
故答案为：使CCl4中的碘进入水；
（2）四氯化碳属于有机物，水属于无机物，二者不互溶，分离互不相溶的液体采用分液的方法分离，所以分离出四氯化碳操作X的名称为分液，
故答案为：分液；
（3）碘易升华，且氯气的溶解度随着温度的升高而减小，温度越高，氯气的溶解度越小，反应越不充分，所以应该在低温条件下进行反应，
故答案为：使氯气在溶液中有较大的溶解度或防止碘升华或防止碘进一步被氧化；
（4）碘离子具有还原性，能被氧化剂氧化生成碘，碘酸根离子具有氧化性，能被还原剂还原生成碘，碘遇淀粉试液变蓝色，所以其检验方法为从水层取少量溶液，加入1-2mL淀粉溶液，加入盐酸酸化，若溶液变蓝色，说明废水中含有IO3-，否则不含IO3-；
故答案为：从水层取少量溶液，加入1-2 mL淀粉溶液，再加入盐酸酸化，滴加亚硫酸钠溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO3-，若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO3-；
II．（5）根据题中实验步骤可知，通过重结晶得草酸晶体时，草酸晶体析出，溶解度较大的杂质留在溶液中，应该在步骤④中除去，溶解度较小的杂质最后过滤时留在滤纸上，
故答案为：C；
（6）混酸为65%HNO3与98%H2SO4的混合液，混合液溶于水放热，温度高能加快化学反应，混酸加入过快，会导致H2C2O4进一步被氧化，或将C6H12O6直接氧化成二氧化碳，
故答案为：由于混酸加入过快，会导致H2C2O4进一步被氧化，或将C6H12O6直接氧化成二氧化碳；
（7）H2C2O4反应中C由+3价升高为二氧化碳中+4价，MnO4 -中Mn由+7价降为Mn2+中的+2价，要使氧化剂与还原剂得失电子相等则H2C2O4系数为5，MnO4 -系数为2，结合原子个数守恒，反应方程式：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；
故答案为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；
（8）5H2C2O4+2MnO4-+6H+═10CO2↑+2Mn2++8H2O，6.3g纯草酸晶体中含H2C2O4的物质的量为：0.500 mol/L×10.00 mL×10-3 L/mL×$\frac{5}{2}$×$\frac{100ml}{25ml}$=0.0500 mol，
则6.3g H2C2O4•xH2O中含H2O的物质的量为$\frac{6.3g-0.0500mol×90g/mol}{18g/mol}$=0.1 mol，0.0500mol晶体含水0.1mol，1mol晶体中含的结晶水2mol；则x=2．
故答案为：2．

点评 本题主要考查了草酸的制取实验，注意把握实验的原理，熟练进行氧化还原计算是解答的关键，要求具备一定的理论分析能力和计算解决问题的能力，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
10．烷烃A只可能有三种一氯取代产物B、C和D，C的结构简式是，B和D分别与强碱的醇溶液共热，都只能得到有机化合物E，以上反应及B的进一步反应如下所示，
请回答下列问题：
（1）A的名称是2，3-二甲基丁烷
（2）B转化为F属于水解或取代反应，反应方程式为（CH3）3CCH2CH2Cl+NaOH$→_{△}^{H_{2}O}$（CH3）3CCH2CH2OH+NaCl．
（3）写出D转化为E的化学方程式（CH3）3CCH2ClCH3+NaOH$→_{△}^{醇}$（CH3）3CCH=CH2+NaCl+H2O．
（4）1.16g H与足量NaHCO3作用，标准状况下可得CO2的体积是224mL．
（5）写出反应①的方程式（CH3）3CCH2CHO+2Ag（NH3） 2OH$\stackrel{△}{→}$（CH3）3CCH2COONH4+2Ag↓+H2O+3NH3．
11．下列原子中，半径最小的是（　　）
A．FB．ClC．AlD．I
8．某短周期非金属元素，其原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素（　　）
A．在自然界中以化合态的形式存在B．单质常用作半导体材料
C．最高价氧化物不与任何酸反应D．气态氢化物比甲烷稳定
15．下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是（　　）
A．CO2B．H2OC．CO32-D．CCl4
5．某实验研究小组欲检验草酸晶体分解的产物并测定其纯度（杂质不发生反应）．查阅资料：草酸晶体（ H2C204•2H20）l00℃开始失水，101.5C熔化，150℃左右分解产生H2O、CO和C02．下面是可供选择的实验仪器（图中某些加热装置已略去），实验所需药品不限．

（l）最适宜加热分解草酸晶体的装置是C（试管底部略向下弯成弧形）．若选装置A可能会造成的后果是固体药品熔化后会流到试管口；若选装置B可能会造成的后果是冷凝水会倒流到试管底，造成试管破裂．
（2）三种气体检验的先后次序是C（填编号）．
A．CO2、H2O、CO    B．CO、H2O、CO2     C．H2O、CO2、CO    D．H2O、CO、CO2
（3）实验利用装置“G（碱石灰）-F-D（CuO固体）-F”检验CO，则F中盛装的试剂是澄清的石灰水，证明含有CO的现象是前一个F中没有浑浊，后一个F中有沉淀，D中固体反应后从黑色变成红色．
（4）把分解装置与装有NaOH溶液的E装置直接组合，测量完全分解后所得气体的体积，测定ag草酸晶体的纯度．经实验得到气体的体积为VmL（已换算成标准状况），则草酸纯度的表达式为$\frac{{126×V×{{10}^{-3}}}}{{\frac{22.4}{a}}}$．
（5）请设计实验方案测量草酸二级电离平衡常数Ka2的值：常温时，用pH计测量0.100mol/L草酸钠溶液的pH，则$c（O{H^-}）=\frac{K_w}{{c（{H^+}）}}$，依据C2O42-+H2O?HC2O4-+OH-计算$\frac{K_w}{{{K_{a2}}}}=\frac{{{c^2}（O{H^-}）}}{{0.1-c（O{H^-}）}}$，，并根据方案中测得的物理量，写出计算Ka2的表达式${K_{a2}}=\frac{{0.1-c（O{H^-}）}}{{{c^2}（O{H^-}）}}×{K_w}$．
12．化合物X是一种香料，可采用乙烯与甲苯为主要原料，按下列路线合成：
已知：RX$\stackrel{NaOH/H_{2}O}{→}$ROH；RCHO+CH3COOR′$\stackrel{CH_{3}CH_{2}ONa}{→}$RCH=CHCOOR′
请回答：
（1）E中官能团的名称是醛基．
（2）C→D的化学方程式，反应类型为水解反应或取代反应．
（3）B+D→F的化学方程式．
（4）X的结构简式．
（5）对于化合物X，下列说法正确的是AC．
  A．能发生水解反应               B．不与浓硝酸发生取代反应
  C．能使Br2/CCl4溶液褪色         D．能发生银镜反应
（6）写出一种同时符合下列条件的F的同分异构体，其结构简式为．
    ①苯环上有三个侧链且苯环上一氯代物只有两种    
    ②不能发生水解反应，遇FeCl3溶液显紫色 
    ③能使溴水反应而褪色    
    ④1moLF最多能和2molNa反应．
9．分子结构中没有环的烷烃称为开链烷烃．通式是CnH2n+2（n是正整数），其分子中每减少2个碳氢键，必增加一个碳碳键（它可能是双键或叁键，也可能是环烃），可称为增加了1个不饱和度（用希腊字母Ω表示，又名“缺氢指数”），假如若干烃类分子和烃基的不饱和度如下：
①CH3CH2CH2CH3，Ω=0；②（CH3）2CH-，Ω=0；③CH2=CHCH2-，Ω=1；④Ω=4；⑤Ω=2；⑥Ω=4．
现有下列烃A、B、C，根据要求完成以下各题：

（1）烃A的分子内处于同一平面上碳原子数为9个，其不饱和度Ω=4；
（2）关于烃B的说法错误的是BD（填写编号）
A．有机物B能使酸性KMnO4溶液褪色
B．分子内含有两种官能团
C．B分子的不饱和度Ω=3
D．有机物B与等摩尔Br2发生加成反应只能得到一种产物
（3）烃C的分子式为C8H8，其不饱和度Ω=5，烃C的二氯取代物有3种，与烃C互为同分异构体且属于芳香烃的结构简式为C6H5-C2H5．
19．氮是地球上较为丰富的元素，其单质及化合物有重要的用途．
（1）工业上利用分离液态空气的方法得到氮气，从液态空气中得到氮气的方法为分馏．
（2）①肼（N2H4）又称联氨，是良好的火箭燃料，NH3和NaClO反应可得到肼，该反应的化学方程式为2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O，该反应的氧化剂为NaClO．
②肼被亚硝酸（HNO2）氧化时可生成叠氮酸（HN3），该反应的化学方程式为N2H4+HNO2═HN3+2H2O．
（3）叠氮酸（HN3）常用作引爆剂，受到撞击时爆炸分解成常见的两种单质，分解时的化学方程式2HN3=H2↑+3N2↑．
（4）如图是工业上合成硝酸铵的流程图．

上述A、B、C、D四个容器中发生的反应，不属于氧化还原反应的是ABC．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网