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14．甲苯（）是一种重要的化工原料，能用于生产苯甲醛（）、苯甲酸（）等产品．下表列出了有关物质的部分物理性质，请回答：
称性状熔点（℃）沸点（℃）相对密度（ρ水=1g/cm3）溶解性
水乙醇
甲苯无色液体易燃易挥发-95 110.60.8660不溶互溶
苯甲醛 无色液体-261791.0440微溶互溶
苯甲酸 白色片状或针状晶体122.12491.2659微溶易溶
注：甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶；   酸性：苯甲酸＞醋酸
实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛．实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂，再加入15mL冰醋酸和2mL甲苯，搅拌升温至70℃，同时缓慢加入12mL过氧化氢，在此温度下搅拌反应3小时．
（1）装置a的名称是球形冷凝管，主要作用是冷凝回流，防止甲苯的挥发而降低产品产率．三颈瓶中发生反应的化学方程式为，此反应的原子利用率理论上可达66.25%．
（2）经测定，反应温度升高时，甲苯的转化率逐渐增大，但温度过高时，苯甲醛的产量却有所减少，可能的原因是H2O2在较高温度时分解速度加快，使实际参加反应的H2O2减少，影响产量．
（3）反应完毕后，反应混合液经过自然冷却至室温时，还应经过过滤、蒸馏（填操作名称）等操作，才能得到苯甲醛粗产品．
（4）实验中加入过量的过氧化氢并延长反应时间时，会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸．
①若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸，正确的操作步骤是dacb（按步骤顺序填字母）．
a．对混合液进行分液                 b．过滤、洗涤、干燥
c．水层中加人盐酸调节pH=2         d．与适量碳酸氢钠溶液混合震荡
②若对实验①中获得的苯甲酸产品进行纯度测定，可称取1.200g产品，溶于100mL乙醇配成溶液，量取所得的乙醇溶液20.00mL于锥形瓶，滴加2～3滴酚酞指示剂，然后用预先配好的0.1000moL/L KOH标准液滴定，到达滴定终点时消耗KOH溶液18.00mL．产品中苯甲酸的质量分数为91.50%．
③下列情况会使测定结果偏低的是ad（填字母）．
a．滴定终点时俯视读取耗碱量             b．KOH标准液长时间接触空气
c．配置KOH标准液时仰视定容            d．将酚酞指示剂换为甲基橙溶液．

分析 （1）由仪器a结构可知为球形冷凝管，甲苯挥发会导致产率降低；三颈瓶中甲苯被过氧化氢氧化生成苯甲醛，同时还生成水；原子利用率=（预期产物的总质量÷全部反应物的总质量）×100%；
（2）温度过高时过氧化氢分解，实际参加反应的过氧化氢质量减小，影响产量；
（3）反应完毕后，反应混合液经过自然冷却至室温时，先过滤分离固体催化剂，再利用蒸馏的方法分离出苯甲酸；
（4）实验中加入过量的过氧化氢并延长反应时间时，会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸．
①先与碳酸氢钠反应之后为苯甲酸钠，再分液分离，水层中加入盐酸得到苯甲酸晶体，最后过滤分离得到苯甲酸；
②苯甲酸的物质的量等于消耗KOH物质的量，再计算产品中苯甲酸的质量分数；
③a．滴定时俯视读取耗碱量，会使KOH溶液体积读数偏小；
b．KOH标准液长时间接触空气，会吸收二氧化碳步骤转化为碳酸钾，导致消耗氢氧化钾溶液体积偏大；
c．配置KOH标准液时仰视定容，液面在刻度线上方，配制标准液的体积偏大、浓度偏小，导致滴定时消耗KOH溶液体积偏大；
d．将酚酞指示剂换为甲基橙溶液，终点时溶液呈酸性，消耗氢氧化钾溶液体积偏小．

解答 解：（1）仪器a具有球形特征的冷凝管，名称为为球形冷凝管，甲苯挥发会导致产率降低，冷凝回流，防止甲苯挥发导致产率降低；三颈瓶中甲苯被过氧化氢氧化生成苯甲醛，同时还生成水，反应方程式为：，此反应中原子利用率=$\frac{106}{160}$×100%=66.25%；
故答案为：球形冷凝管；冷凝回流，防止甲苯的挥发而降低产品产率；；66.25%；

（2）但温度过高时过氧化氢分解速度加快，实际参加反应的过氧化氢质量减小，苯甲醛的产量却有所减少，
故答案为：温度过高时过氧化氢分解速度加快，实际参加反应的过氧化氢质量减小，影响产量；
（3）反应完毕后，反应混合液经过自然冷却至室温时，先过滤分离固体催化剂，再利用蒸馏的方法分离出苯甲酸，
故答案为：过滤、蒸馏；
（4）实验中加入过量的过氧化氢并延长反应时间时，会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸．
①先与碳酸氢钠反应之后为苯甲酸钠，再分液分离，水层中加入盐酸得到苯甲酸晶体，最后过滤分离得到苯甲酸，再洗涤、干燥得到苯甲酸，故正确的操作步骤是：dacb，
故答案为：dacb；
②若对实验①中获得的苯甲酸产品进行纯度测定，可称取1.2g产品，溶于200mL乙醇配成溶液，量取所得的乙醇溶液20.00mL于锥形瓶，滴加2～3滴酚酞指示剂，然后用预先配好的0.1000mo/L KOH标准液滴定，到达滴定终点时消耗KOH溶液18.00mL．
苯甲酸的物质的量等于消耗KOH物质的量，则2.500g产品中苯甲酸为0.018L×0.1mol/L×$\frac{100}{20}$×122g/mol=1.098g，产品中苯甲酸的质量分数为$\frac{1.098g}{1.2g}$×100%=91.50%；
故答案为：91.50%；
③a．滴定时俯视读取耗碱量，会使KOH溶液体积读数偏小，计算苯甲酸的质量偏小，测定结果偏低，故a符合；
b．KOH标准液长时间接触空气，会吸收二氧化碳步骤转化为碳酸钾，导致消耗氢氧化钾溶液体积偏大，测定结果偏高，故b不符合；
c．配置KOH标准液时仰视定容，液面在刻度线上方，配制标准液的体积偏大、浓度偏小，导致滴定时消耗KOH溶液体积偏大，测定结果偏高，故c不符合；
d．将酚酞指示剂换为甲基橙溶液，终点时溶液呈酸性，消耗氢氧化钾溶液体积偏小，测定结果偏低，故d符合，
故答案为：ad．

点评 本题考查有机物合成实验、物质的分离提纯、实验方案设计、对操作的分析评价、物质含量测定等，较好的考查学生对数据的应用、阅读获取信息的能力以及知识迁移应用，难度中等．

练习册系列答案
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7．回答下列问题：（均用NA表示阿伏伽德罗常数的值）
（1）0.1molAl2（SO4）3中含有离子总数为0.5NA个，Al3+的质量是5.4 g，SO42-的物质的量是0.3 mol；
（2）若某原子的摩尔质量是M g/mol，则一个该原子的真实质量是$\frac{M}{N{\;}_{A}}$g；
（3）将标准状况下的aLHCl（g）溶于1000g水中，得到的盐酸密度为bg/mL，则该盐酸的物质的量浓度是$\frac{1000ab}{22400+36.5a}$mol/L；
（4）现有14.4g CO和CO2的混合气体，在标准状况下其体积为8.96L；
①该混合气体的平均摩尔质量为36g/mol；
②混合气体中碳原子的个数为0.4NA．
5．活性炭可用于处理大气污染物NO．在1L密闭容器中加入活性炭和NO，生成N2和气体X．当温度分别在T1℃和T2℃时，测得平衡时各物质的物质的量如表：
 活性炭NON2X
初始2.0300.10000
T12.0000.0400.0300.030
T22.0050.0500.0250.025
判断下列说法正确的是（　　）
A．气体X的化学式为CO2
B．T1℃时的平衡常数K1=$\frac{9}{32}$
C．根据上述信息判断，T1＞T2
D．T1℃时，向平衡体系中继续加入活性炭，可提高NO的转化率
2．乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
$\stackrel{催化剂}{?}$=CH2（g）+H2（g）
（1）已知：
化学键C-HC-CC=CH-H
键能/kJ•molˉ1412348612436
计算上述反应的△H=+124KJ•mol-1．
（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应．已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数Kp=$\frac{n{α}^{2}}{（1-{α}^{2}）V}$（用α等符号表示）．
（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1：9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应．在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如图：
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积应增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动．
②控制反应温度为600℃的理由是600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高，温度过低，反应速率较慢，转化率较低，温度过高，选择性下降，高温下可能失催化剂失去活性，且消耗能量较大．
（4）某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺----乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯．保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2+H2═CO+H2O，CO2+C═2CO．新工艺的特点有①②③④（填编号）．
①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利用CO2资源利用．
9．一定条件下，可逆反应X（g）+3Y（g）?2Z（g），若X、Y、Z起始浓度分别为c1、c2、c3（单位mol/L），当达平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L，0.3mol/L，0.08mol/L，则下列判断不合理的是（　　）
A．c1：c2=1：3
B．当4v（X）正=v（Y）逆时，该反应还在向逆反应方向建立平衡
C．X、Y的转化率不相等
D．Y起始浓度c2可能为0.36mol/L
19．乙酸丁酯是重要的化工原料，具有水果香味．实验室制备乙酸丁酯的反应、装置示意图和有关信息如下：CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$ CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
乙酸正丁醇乙酸丁酯
熔点/℃16.6-89.5-73.5
沸点/℃117.9117126.0
密度/g•cm-31.10.800.88
（1）乙酸丁酯粗产品的制备
在干燥的50mL圆底烧瓶中，装入沸石，加入12.0mL正丁醇和16.0mL冰醋酸（过量），再加3～4滴浓硫酸．然后再安装分水器（作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水）、冷凝管，然后小火加热．将烧瓶中反应后的混合物冷却与分水器的酯层合并．装置中冷水应从b（填“a”或“b”）口通入；通过分水器不断分离除去反应生成的水的目的是分离生成的水，使平衡正向移动，提高反应产率．
（2）乙酸丁酯的精制
将乙酸丁酯粗产品用如下的操作进行精制：①水洗、②蒸馏、③用无水MgSO4干燥、④用10%碳酸钠洗涤．
①正确的操作步骤是C（填标号）．
A．①②③④B．③①④②C．④①③②D．③④①②
②在乙酸丁酯的精制中，用10%碳酸钠洗涤的主要目的是除去产品中含有的乙酸、硫酸等杂质．
③在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后d（填标号）．
a．直接将乙酸丁酯从分液漏斗的上口倒出
b．直接将乙酸丁酯从分液漏斗的下口放出
c．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸丁酯从下口放出
d．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸丁酯从上口倒出
（3）计算产率
测量分水器内由乙酸与丁醇反应生成的水体积为1.8mL，假设在制取乙酸丁酯过程中反应物和生成物没有损失，且忽略副反应，乙酸丁酯的产率为77.1%．
6．某工厂对工业生产钛白粉产生的废液进行综合利用，废液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2（SO4）3、TiOSO4，可用于生产颜料铁红和补血剂乳酸亚铁．其生产工艺流程如图1：

已知：①TiOSO4可溶于水，在水中可以电离为TiO2+和SO42-
②TiOSO4水解的反应为：TiOSO4+（x+1）H2O→TiO2•xH2O↓+H2SO4．
请回答：
（1）步骤①所得滤渣的主要成分为TiO2•xH2O、Fe，
（2）步骤③硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：4，
（3）步骤④需控制反应温度低于35℃，其目的是防止NH4HCO3分解，减少Fe3+水解，
（4）步骤④的离子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑，
（5）已知：FeCO3（S）?Fe2+（aq）+CO32-（aq），试用平衡移动原理解释步骤⑤生成乳酸亚铁的原因FeCO3（s）?Fe2+（aq）+CO32-（aq），CO32-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液，
（6）溶液B常被用于电解生产（NH4）2S2O8（过二硫酸铵）．电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为2SO42--2e-═S2O82-，
（7）Fe3+对H2O2的分解具有催化作用．利用图2（a）和（b）中的信息，按图2（c）装置（连通的A、B瓶中已充有NO2气体）进行实验．可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的深，其原因是H2O2分解放热，使平衡2NO2═N2O4向生成NO2方向移动．
3．（醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如下：
$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$+H2O
可能用到的有关数据如下：
相对分子质量密度/（g•cm3）沸点/℃溶解性
环己醇1000.9618161微溶于水
环己烯820.810283难溶于水
合成反应：
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸．b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90oC．
分离提纯：
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5% 碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙．最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g．
（1）装置b的名称是直形冷凝器．
（2）加入碎瓷片的作用是防止暴沸；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是B（填正确答案标号）．
A．立即补加      B．冷却后补加     C．不需初加      D．重新配料
（3）本实验中最容易产生的副产物的结构简式为．
（4）分液漏斗在使用前必须清洗干净并检漏；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的上口倒出（填“上口倒出”或“下口倒出”）．
（5）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是干燥．
（6）在环已烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有CD（填正确答案标号）．
A．圆底烧瓶    B．温度计     C．吸滤瓶      D．环形冷凝管     E．接收器
（7）本实验所得到的环己烯产率是C（填正确答案标号）．
A.41%         B.50%          C.61%           D.70%
4．某温度下，在一个2L的密闭容器中加入4mol A和2mol B进行如下反应：3A（g）+2B（g）?4C（？）+2D（g）．“？“代表状态不确定．反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6mol C，则下列说法正确的是（　　）
A．其他条件不变，增大该体系的压强，平衡正向移动，则C为气体
B．其他条件不变．若升高温度．B的平衡转化率增大．则该反应是放热反应
C．该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{4}（C）•{c}^{2}（D）}{{c}^{3}（A）•{c}^{2}（B）}$
D．此时．B的平衡转化率是40%

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