Question

18．三氧乙醛（CCl₃CHO）是生产农药、医药的重要中间体．实验室制备三氧乙醛的反应装置示意图（加热装置未画出）和有关数据如下：

物质	C2H5OH	CCl3CHO	CCl3COOH	C6H5Cl
熔点/℃	-114.1	-57.5	58	-138.7
沸点/℃	78.3	97.8	198	12.3
溶解性	与水互溶	可溶于水、乙醇	可溶于水、乙醇	微溶于水，可溶于乙醇

已知：实验室制备三氯乙醛的反应为C₂H₅OH+4Cl₂→CCl₃CHO+5HCl，可能发生的副反应为C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O、CCl₃CHO+HClO→CCl₃COOH+HCl．
回答下列问题：
（1）恒压漏斗a中盛放的试剂是浓盐酸，仪器b的名称是蒸馏烧瓶．
（2）装置B的作用是除去氯气中的氯化氢；若撤去装置C，可能导致装置D中副产物CCl₃COOH、C₂H₅Cl（填化学式）的量增加；装置D可采用水浴加热的方法以控制反应温度在70℃左右；装置E的作用是吸收氯气的尾气，防止环境污染．
（3）反应结束后，有同学提出先将装置D中的混合物冷却到室温，再用分液的方法分高出C₂H₅Cl，此方案不可行（填“可行”或“不可行”），理由是CCl₃COOH溶于乙醇与CCl₃CHO．
（4）测定产品纯度的方法如下，称取产品0.36g，配成待测溶液，加入20.00mL0.1000mol•L^-1标准碘溶液，再加入适量Na₂CO₃溶液，反应完全后，加入盐酸调节溶液的pH，立即用0.02000 mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，进行平行实验后，测得消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL，滴定的反应原理为CCl₃CHO+OH^-→CHCl₃+HCOO^-；HCOO^-+I₂→H⁺+2I^-+CO₂↑；I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₂Cl^-．则产品的纯度为73.75%%．
（5）设计实验证明三氯乙酸是弱酸是：分别测定0.1mol•L^-1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小，说明三氯乙酸酸性比乙酸的强．

Answer 1

分析 A装置利用二氧化锰与浓盐酸制备氯气，B装置用饱和食盐水除去HCl，C装置盛放浓硫酸干燥氯气，D中反应制备CCl₄CHO，E装置盛放氢氧化钠溶液，吸收尾气中氯气、HCl防止污染空气．
（1）装置A中发生的反应为二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气与水，由此判断恒压漏斗a中盛放的试剂及仪器b的名称；
（2）装置A中制得氯气中存在挥发出的HCl气体，需要除去；氯气能与水反应生成HCl与HClO，会发生：CCl₃CHO+HClO→CCl₃COOH（三氯乙酸）+HCl、C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O；控制反应温度在70℃左右，应采取水浴加热；E装置中盛放的是NaOH溶液，可与氯气反应；
（3）CCl₃COOH溶于乙醇与CCl₃CHO；
（4）根据消耗的Na₂S₂O₃计算剩余I₂的物质的量，进而计算与HCOO^-反应的I₂的物质的量，再根据关系式：CCl₃CHO～HCOO^-～I₂计算；
（5）酸性越强，电离程度越大，溶液pH越小．

解答 解：A装置利用二氧化锰与浓盐酸制备氯气，B装置用饱和食盐水除去HCl，C装置盛放浓硫酸干燥氯气，D中反应制备CCl₄CHO，E装置盛放氢氧化钠溶液，吸收尾气中氯气、HCl防止污染空气．
（1）装置A是制备氯气的装置，其中恒压漏斗a中盛放浓盐酸，盛放MnO₂的仪器b为蒸馏烧瓶，故答案为：浓盐酸；蒸馏烧瓶；
（2）为除去氯气混有的HCl，可利用装置B中饱和NaCl溶液吸收氯化氢；氯气能与水反应生成HCl与HClO，会发生：CCl₃CHO+HClO→CCl₃COOH（三氯乙酸）+HCl、C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O，导致装置D中副产物：CCl₃COOH、C₂H₅Cl增多，控制反应温度在70℃左右，应采取水浴加热，受热均匀，偏于控制温度；为防止含有氯气的尾气排放到空气中，污染环境，利用装置E中NaOH溶液可达到此目的；
故答案为：除去氯气中混有的HCl气体；CCl₃COOH、C₂H₅Cl；水浴；吸收氯气的尾气，防止环境污染；
（3）CCl₃COOH溶于乙醇与CCl₃CHO，应采取蒸馏方法进行分离，故答案为：不可行，CCl₃COOH溶于乙醇与CCl₃CHO；
（4）根据消耗的Na₂S₂O₃计算
剩余I₂的物质的量0.02000mol•L^-1×0.02L×$\frac{1}{2}$=2×10^-4mol，与HCOO^-反应的I₂的物质的量为0.1000mol•L^-1×0.02L-2×10^-4mol=1.8×10^-3mol，由CCl₃CHO～HCOO^-～I₂可知，CCl₃CHO的物质的量为1.8×10^-3mol，则产品的纯度为$\frac{1.8{×10}^{-3}mol×147.5g/mol}{0.36g}$×100%=73.75%，
故答案为：73.75%；
（5）分别测定0.1mol•L^-1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小，说明三氯乙酸电离程度比乙酸的大，则三氯乙酸的酸性比乙酸的强；
故答案为：分别测定0.1mol•L^-1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小，说明三氯乙酸酸性比乙酸的强．

点评 本题考查有机物制备、物质含量程度、实验方案设计等，关键是明确反应原理与各装置作用，掌握常用物质分离提纯方法，注意对题目信息的应用，难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和计算能力．