题目内容

2．硝基甲苯有领、间、对三种，其中对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备．一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂（可循环使用），在CCl4溶液中，加入乙酸酐（有脱水作用），45℃反应1h．反应结束后，过滤，滤液分别用5%NaHCO3，溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯．
请回答下列问题：
（1）仪器B的名称是球形冷凝管，其作用是冷凝、回流．
（2）过滤在分液漏斗中洗涤静后，有机层处于下层（填“上”或“下”）放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有分液漏斗上口塞子未打开．
（3）上述新的试验方法中过滤的目的是回收NaHSO4，滤液用5%NaHCO3溶液洗涤的原因是除去硫酸、硝酸、乙酸．
（4）下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果．
 
催化剂		n（催化剂）硝化产物中各种异构体质量分数（%）总产率
（%）
n（甲苯）对硝基甲苯邻硝基甲苯间硝基甲苯
 
浓H2SO4		1.035.660.24.282.0
1.236.559.24.083.8

NaHSO4		0.2546.352.80.992.8
0.3248.051.70.395.0
0.3645.054.40.693.9
催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为0.32，此时若使用13.0g甲苯，分离出对硝基甲苯的质量是8.8g（保留一位小数）．
②由表中数据可知甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯，原因是苯环上的甲基使苯环上连接甲基的碳原子的邻对位硝化反应更容易进行．
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优有在硝化产物中对硝基甲苯比例提高（或催化剂用量少且能循环使用）（回答一条）
④对硝基甲苯和邻硝基甲苯的部分物理特性如表：
  密度/g•cm-3 沸点/℃ 溶解性
 甲苯 0.866 110.6 不溶于水，易溶于硝基甲苯
 对硝基甲苯 1.286 237.7 不溶于水，易溶于液态烃
 邻硝基甲苯 1.162 222 不溶于水，易溶于液态烃

其中，操作1的名称为分液；操作2中需要使用下列仪器中的ABC（填序号）．
A．冷凝管 B．酒精灯 C．温度计 D．分液漏斗 E．蒸发皿．

分析 （1）仪器B为球形冷凝管，反应物甲苯、硝酸易挥发，冷凝管的作用是冷凝回流；
（2）CCl4的密度比水大，故有机层在下层；分液漏斗里的液体放不下来，除了分液漏斗堵塞，还有可能是分液漏斗上口活塞未打开；
（3）过滤时滤液中含有NaHSO4，可循环使用；滤液用NaHCO3溶液洗涤除去酸性物质；
（4）①催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为产物产率最高的时候；计算用13.0g甲苯生成的总质量，再由表中的数据计算对硝基甲苯的质量；
②从甲苯的结构考虑；
③观察题目中的数据，固体NaHSO4为催化剂时对反应物的制备具有较强的选择性催化作用，提高对硝基甲苯的比例；
④根据图中步骤结合表中信息可答．

解答 解：（1）由仪器结构知仪器B为球形冷凝管；反应物甲苯、硝酸易挥发，冷凝管的作用是冷凝回流；
故答案为：球形冷凝管；冷凝回流；
（2）CCl4的密度比水大，故有机层在下层；分液漏斗里的液体放不下来，除了分液漏斗堵塞，还有可能是分液漏斗上口活塞未打开；
故答案为：下； 分液漏斗上口塞子未打开；
（3）NaHSO4在该反应中作为催化剂，因此反应后过滤的目的是为了回收NaHSO4，滤液用NaHCO3溶液洗涤除去酸性物质硫酸、硝酸、乙酸；
故答案为：回收NaHSO4；除去硫酸、硝酸、乙酸；
（4）①从题给数据分析，当催化剂与甲苯的比例为0.32时，总产率最高且对硝基甲苯的含量最高；此时若使用13.0g甲苯，根据方程甲苯～硝基甲苯，又硝基甲苯的总产率为95%，其中对硝基甲苯的质量分数为48%，则对硝基甲苯的质量为：13g×$\frac{137g/mol}{92g/mol}$×95%×48%≈8.8g；
故答案为：0.32；8.8；
②苯环上的甲基使苯环上连接甲基的碳原子的邻对位硝化反应更容易进行；
故答案为：苯环上的甲基使苯环上连接甲基的碳原子的邻对位硝化反应更容易进行；
③用NaHSO4 做催化剂的优点是在硝化物中对硝基甲苯的比例提高、同时催化剂能循环使用；
故答案为：在硝化产物中对硝基甲苯比例提高（或催化剂用量少且能循环使用）；
④经过操作1得到有机混合物和无机混合物，则操作1为分液；根据图表分离对硝基甲苯和邻硝基甲苯的方法为蒸馏法，需要冷凝管、酒精灯、温度计；
故答案为：分液；ABC．

点评 本题主要考察的是物质的性质和制备，同时考查了数据的处理与分析能力，能够迅速在表中提取到有用信息，利用信息解决有关问题，注重对基础知识考查，更强调对能力的考查．

练习册系列答案
相关题目
16．某化学兴趣小组的同学利用图1所示实验装置进行NH3的制备、性质等实验．

（1）装置A中的烧瓶内的X固体宜选用d（填序号）．
a．消石灰    b．氯化钙    c．五氧化二磷    d．生石灰
烧瓶中制取NH3的化学方程式为NH3•H2O+CaO=Ca（OH）2+NH3↑．
（2）为制取干燥的氨气，可将装置A与下列装置如图3Ⅰ（填序号）进行连接．
（3）装置B可用于探究氯气与氨气的反应．实验时先通过三颈瓶瓶口1通入氨气，然后关闭b活塞，再通过瓶口2通入氯气．
①实验中三颈瓶内出现白烟并在内壁凝结成固体，发生反应的化学方程式为8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2，请设计一个实验方案鉴定该固体中的阳离子取少量固体于试管中，加入适量NaOH溶液并加热，在管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明固体中有NH4+；
②实验完毕后，观察到三颈瓶内还有黄绿色气体，简述如何处理才能不污染环境将活塞b打开，氯气即被氢氧化钠溶液吸收．
（4）可用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理：装置A与装置B相连，打开a，关闭b，开始实验，使三颈瓶内充满NH3．将吸有2mL H2O的胶头滴管塞进颈口1，通过颈口2将数据采集器的探头插入三颈瓶中．打开b，关闭a，挤压胶头滴管，进行喷泉实验，电脑绘制三颈瓶内气压变化曲线如图2．该图中C点时喷泉最剧烈．
17．下列各离子组在指定的溶液中一定能大量共存的是（　　）
①常温在C（H+）/C（OH-）=10-10溶液中：K+、Na+、CH3COO-、SO42-
②常温pH=11的溶液中：CO32-、Na+、AlO2-、NO3-
③水电离出的H+浓度c（H+）=10-12mol•L?1的溶液中：Cl-、NO3-、Na+、S2O32-
④使甲基橙变红色的溶液中：Fe3+、NO3-、Na+、SO42-．
A．①②③B．①②④C．②③④D．①③④
10．为纪念化学学科所取得的成就以及对人类文明的贡献，联合国将2011年定为“国际化学年”，其主题为“化学──我们的生活，我们的未来”．化学关注食品安全、人类健康和社会的可持续发展，为改善人类生活质量、提高人类生活水平发挥了重要作用．请回答下列问题：
（1）维生素的功能与分子结构密切相关．下列选项中能促进Ca2+吸收，防治佝偻病、软骨病的是④，能防治夜盲症和视力减退的是①（填序号）．
①维生素A      ②维生素B2③维生素C       ④维生素D
（2）阿司巴甜是一种人工合成的甜味剂，比蔗糖约甜200倍，几乎没有营养，适合糖尿病、肥胖症患者．写出阿司巴甜分子中虚线框内官能团的名称：肽键、羧基．
（3）发育出现障碍，患营养缺乏症，这主要是由于摄取蛋白质（填“蛋白质”、“脂肪”或“糖类”）不足引起的．下列食物中富含该物质的是C（填字母）．
A．菠菜        B．花生油     C．瘦肉      D．西瓜
（4）食品添加剂是为改善食品色、香、味等品质，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质．为预防碘缺乏病，可以向食盐中添加KIO3（化学式）作为营养强化剂；碳酸氢钠、碳酸氢铵是常见的疏松剂，写出碳酸氢钠作为疏松剂的作用原理（化学方程式）是2NaHCO3 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑．
（5）徐州奥林匹克体育中心是一个开放式体育公园，它能满足省运会和较高水平体育竞赛以及群众健身等功能需要，在建设时它使用了大量钢筋混凝土、铝材和玻璃等材料．请回答：钢筋混凝土属于 复合材料（选填“金属材料”、“无机非金属材料”、“有机高分子材料”或“复合材料”）；玻璃属于无机非金属材料（同上），制造普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英；金属铝的活动性比铁强，但铝在空气中却比铁表现出良好的抗腐蚀性，其原因是铝与空气中的氧气发生反应在其表面生成一层致密的氧化膜；体育中心的信息传输系统中使用了光导纤维，光导纤维的主要成分是SiO2（化学式）．
17．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．31.6 g高锰酸钾完全分解产生O2的体积约为2.24 L
B．在25℃、101KPa时，24.5L氨气所含质子数约为10NA
C．0.3 mol•L-1硫酸钠溶液中所含Na+和SO42-总物质的量为0.9 mol
D．25℃、101KPa下，2.24 L二氧化碳与二氧化硫的混合气体中所含氧原子数约为0.2NA
7．下列陈述Ⅰ和Ⅱ均正确，并存在因果关系的是（　　）
陈述Ⅰ陈述Ⅱ
A漂白粉在空气中久置变质漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3
B非金属性：Cl＞S酸性：HClO3＞H2SO4
C常温下，NaHCO3的溶解度比Na2CO3小向饱和Na2CO3溶液中通入CO2产生沉淀
D常温下，SO2与氢硫酸和NaOH溶液均可反应SO2是两性氧化物
A．AB．BC．CD．D
14．配平下列氧化还原反应方程式（若化学计量数为“1”时也要写“1”）：
①1Na2S2O3+2HCl→2NaCl+1S+1 SO2↑+1 H2O
②4Zn+10H++1NO3-→4Zn2++1NH4++3H2O．
11．下列各组物质中，所含分子数一定相同的是（　　）
A．lgH2 和 8gO2
B．150℃、1.01×105Pa 时，18LH2O和 18LCO2
C．0.1 molHCl和2.24LHe
D．标准状况下，2.24LCCl4和6.02×1022个CO分子
12．常温下测得某无色溶液中由水电离出c （H+）为10-13mol/L，该溶液中一定能大量共存的离子组是（　　）
A．K+、Na+、NO3-、SO42-B．K+、Na+、Cl-、Cr2O42-
C．Al3+、K+、AlO2-、Cl-D．Fe3+、NO3-、SO42-、NH4+

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