题目内容

10．用1-丁醇、溴化钠和较浓H2SO4混合物为原料，在实验室制备1-溴丁烷，并检验反应的部分副产物．（已知：NaCl+H2SO4（浓）=NaHSO4+HCl↑）现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出．请回答下列问题：
（1）仪器A的名称是三颈烧瓶．
（2）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷．写出该反应的化学方程式CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O．
（3）理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1-丁烯、溴化氢等．熄灭A处酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子，打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物．B、C中应盛放的试剂分别是硝酸银、高锰酸钾溶液或溴水．
（4）在实验过程中，发现A中液体由无色逐渐变成黑色，该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为C+2H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O，可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管，以免污染空气．
（5）相关有机物的数据如下：
物质熔点/0C沸点/0C
1-丁醇-89.5117.3
1-溴丁烷-112.4101.6
丁醚-95.3142.4
1-丁烯-185.3-6.5
为了进一步精制1-溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭a，打开b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d（填c或d）处流入，迅速升高温度至101.6℃，收集所得馏分．
（6）若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g 1-溴丁烷，则1-溴丁烷的产率是70%．

分析 （1）根据形状和用途确定名称；
（2）丁醇和溴化钠反应生成1-溴丁烷；
（3）用硝酸银可以检验溴离子，用高锰酸钾溶液或溴水可以检验碳碳双键；
（4）黑色物质为碳单质；
（5）根据采用逆流冷却效果好，判断进水口，应该迅速升温至1-溴丁烷的沸点101.6℃，使1-溴丁烷挥发；
（6）进行过量计算，根据不足量物质计算1-溴丁烷的理论产量，其产率=（实际产量÷理论产量）×100%．

解答 解：（1）根据实验装置图可知，仪器A的名称是三颈烧瓶，
故答案为：三颈烧瓶；
（2）丁醇和溴化钠反应生成1-溴丁烷，反应的方程式为CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O，
故答案为：CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O；
（3）根据图表分析可知，可检验的副产物为溴化氢，1-丁烯，用硝酸银可以检验溴离子，用高锰酸钾溶液或溴水可以检验碳碳双键，
故答案为：硝酸银；高锰酸钾溶液或溴水；
（4）反应溶液变黑是因为有浓硫酸参与，浓硫酸有强氧化性和脱水性，所以有机物在加热条件下被浓硫酸脱水炭化变黑，然后又被氧化，发生的反应为：C+2H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O，
故答案为：C+2H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O；
（5）根据采用逆流冷却效果好，判断进水口为d，从表格数据可知要得到较纯净的1-溴丁烷，应该迅速升温至1-溴丁烷的沸点101.6℃，收集所得馏分，
故答案为：d；101.6；
（6）7.4g 1-丁醇完全反应需要NaBr的质量为$\frac{7.4g}{74g/mol}$×103g/mol=10.3g＜13g，故丁醇不足，则理论上得到1-溴丁烷质量为$\frac{7.4g}{74g/mol}$×137g/mol=13.7g，实际得到9.6g 1-溴丁烷，故其产率=（9.6g÷13.7）=70%，
故答案为：70%．

点评 本题有机物的实验制备方案、物质的检验、混合物分离提纯、产率计算等，明确原理是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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8．下列溶液中Cl-的物质的量浓度最大的是（　　）
A．10 mL 0.1 mol/L AlCl3溶液B．20 mL 0.1 mol/L CaCl2溶液
C．30 mL 0.2 mol/L KCl溶液D．200 mL 2 mol•L-1KClO3溶液
1．用已知浓度的烧碱溶液滴定未知浓度的盐酸．
①滴定时，选用酚酞作指示剂，判断滴定达终点的现象为当滴入最后一滴氢氧化钠溶液时，溶液恰好由无色变为浅红色且半分钟后不褪色；
②下列操作会使所测得的盐酸的浓度偏低的是CD．
A．盛装待测液的锥形瓶用水洗后未干燥
B．滴定前，碱式滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失
C．酸式滴定管用蒸馏水洗净后，直接装液
D．读碱式滴定管的刻度时，滴定前仰视凹液面最低处，滴定后俯视读数．
18．苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料，某化学小组采用如图装置以苯甲酸、甲醇为原料制取苯甲酸甲酯．有关物质的物理性质见下表所示：
苯甲酸甲醇苯甲酸甲酯
熔点/℃122.4-97-12.3
沸点/℃24964.3199.6
密度/g．cm-31.26590.7921.0888
水溶性微溶互溶不溶
Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol 甲醇，再小心加入 3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒沸石，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品．
（1）甲装置的作用是：冷凝回流；冷却水从b（填“a”或“b”）口进入．
（2）化学小组在实验中用过量的反应物甲醇，其理由是该合成反应是可逆反应，甲醇比苯甲酸价廉，且甲醇沸点低，易损失，增加甲醇投料量提高产率，提高苯甲酸的转化率．
Ⅱ．粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，现拟用下列流程进行精制

（1）试剂1可以是B（填编号），作用是洗去苯甲酸甲酯中过量的酸．
A．稀硫酸                    B．碳酸钠溶液                C．乙醇
（2）操作2中，收集产品时，控制的温度应在199.6℃左右．
（3）实验制得的苯甲酸甲酯精品质量为10g，则苯甲酸的转化率为73.5%（结果保留三位有效数字）．
（4）本实验制得的苯甲酸甲酯的产量低于理论产量，可能的原因是C（填编号）．
A．蒸馏时从100℃开始收集产品
B．甲醇用量多了
C．制备粗品时苯甲酸被蒸出．
5．镁铝合金在交通、航空、电子等行业有着广泛的应用．某化学兴趣小组试对镁铝合金废料进行回收利用，实验中可将铝转化为硫酸铝晶体，并对硫酸铝晶体进行热重分析．镁铝合金废料转化为硫酸铝晶体实验流程如下：

试回答下列问题：
（1）在镁铝合金中加入NaOH溶液，写出反应的化学反应方程式2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，固体B的化学式Al（OH）3．
（2）操作Ⅱ包含的实验步骤有：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（3）操作Ⅱ中常用无水乙醇对晶体进行洗涤，选用无水乙醇的原因是可以减少晶体的溶解，有利于晶体的干燥．
（4）若初始时称取的镁铝合金废料的质量为9.00g，得到固体A的质量为4.95g，硫酸铝晶体的质量为49.95g（假设每一步的转化率均为100%，合金废料中不含溶于碱的杂质）．计算得硫酸铝晶体的化学式为Al2（SO4）3.18H2O．
（5）取上述硫酸铝晶体进行热重分析，其热分解主要分为三个阶段：323K-523K，553K-687K，1043K以上不再失重，其热分解的TG曲线见图

已知：失重%=$\frac{加热减少的质量}{原晶体样品的总质量}$×100%．
根据图示数据计算确定每步分解的产物，写出第一阶段分解产物的化学式Al2（SO4）3.3H2O，第三阶段反应化学方程式Al2（SO4）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3SO3↑．
15．氯化亚铜广泛用作有机合成催化剂，用低品位铜矿（含CuS、Cu2S、CuO以及杂质FeO、Fe2O3）制备氯化亚铜的工艺如下：

回答下列问题：
（1）步骤①浸取时，发生的反应之一为CuS被MnO2氧化为S，MnO2被还原为MnSO4，该反应的离子方程式为CuS+MnO2+4H+=Cu2++Mn2++S+2H2O
（2）滤渣2的成分为Fe（OH）3（填化学式，下同）．
（3）步骤⑤发生反应的化学方程式为Cu（NH3）4CO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NH3↑+CO2↑；热解生成的CO2的电子式为．
（4）制取Na[CuCl2]时，发生反应的化学方程式为Cu+CuO+2NaCl+2HCl=2 Na[CuCl2]+H2O，滤液4中溶质的成分为NaCl或NaCl和HCl（填化学式）．
（5）步骤⑧中醇洗的目的是除去表面的酸并使产品快速干燥．
2．已知：I2+2S2O32-═S4O62-+2I-．相关物质的溶度积常数见下表：
物质Cu（OH）2Fe（OH）3CuClCuI
Ksp2.2×10-202.6×10-391.7×10-71.3×10-12
（1）某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2•2H2O晶体，加入Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3 ，调至pH=4，使溶液中的Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，此时溶液中的c（Fe3+）=2.6×10-9mol/L．
过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl2•2H2O晶体．
（2）在空气中直接加热CuCl2•2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2，由CuCl2•2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是在干燥的HCl气流中加热脱水．
（3）某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2•2H2O晶体的试样（不含能与I-发生反应的氧化性杂质）的纯度，过程如下：取0.36g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀．用0.100 0mol•L-1 Na2S2O3标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL．
①可选用淀粉溶液作滴定指示剂，滴定终点的现象是蓝色褪去，溶液中30s内不恢复原色；
②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为2Cu2++4I-=2CuI↓+I2；
③该试样中CuCl2•2H2O的质量百分数为95%．
19．实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：
CH3CH2OH$\stackrel{H_{2}SO_{4}（浓）}{→}$CH2=CH2
CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚．
（1）用少量的溴和足量的乙醇制备1，2-二溴乙烷的装置如图所示．回答下列问题：在此制各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是d；（填正确选项前的字母）
a．引发反应         b．加快反应速度
c．防止乙醇挥发　　 d．减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入c，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：（填正确选项前的字母）
a．亚硫酸钠溶液　 b．浓硫酸　　　c．氢氧化钠溶液　　d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）判断该制各反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去；
（4）将1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在下层（填“上”、“下”）；
（5）若产物中有少量未反应的Br2，最好用b洗涤除去；（填正确选项前的字母）
a．水　　　 b．氢氧化钠溶液　　　 c．碘化钠溶液　　　 d．乙醇
（6）若产物中有少量副产物乙醚．可用蒸馏的方法除去；
（7）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是避免溴大量挥发；但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是产品1，2-二溴乙烷的沸点低，过度冷却会凝固而堵塞导管．
20．用已知浓度的NaOH标准液滴定未知浓度的醋酸溶液，下列操作会导致测定结果偏高的是（　　）
A．以甲基橙为指示剂滴至溶液由红色变橙色
B．滴定前碱式滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失
C．滴定管读数时，滴定前仰视，终点时俯视
D．振荡时锥形瓶中的液滴溅出来

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