题目内容

5．常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种，均可用于合成各种染料．某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯．

实验中可能用到的数据：
密度/g?cm-3沸点/℃溶解性
甲苯0.866110.6不溶于水，易溶于硝基甲苯
对硝基甲苯1.286237.7不溶于水，易溶于液态烃
邻硝基甲苯1.162222不溶于水，易溶于液态烃
实验步骤：①浓硫酸与浓硝酸按体积比1：3配制混合溶液（即混酸）共40mL；
②在三颈瓶中加入13g甲苯（易挥发），按图1所示装好药品和其他仪器；
③向三颈瓶中加入混酸；
④控制水浴温度约为50℃，反应大约10min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑤分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15g．
请回答下列问题：
（1）实验前需要在三颈瓶中加入少许沸石（或碎瓷片），目的是防止暴沸．
（2）冷凝管的作用是冷凝回流；冷却水从冷凝管的a（填“a”或“b”）端进入．
（3）仪器A的名称是分液漏斗，使用该仪器前必须进行的操作是检查是否漏液．
（4）分离反应后产物的方案如图2：

其中，操作1的名称为分液，操作2必需的玻璃仪器有酒精灯、温度计、锥形瓶、牛角管（尾接管）和蒸馏烧瓶、冷凝管．
（5）该实验中一硝基甲苯的产率为77.5%（保留三位有效数字）．

分析 制备一硝基甲苯：分别量取10 mL和30 mL的浓硫酸和浓硝酸，将浓硝酸倒入烧杯中，浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入，并不断搅拌，配制混合溶液（即混酸）共40mL，因反应液体沸点较低，加热时容易发生暴沸，所以在三颈瓶中加入沸石，然后加入13g甲苯（易挥发沸点为110.6℃），再向三颈瓶中加入混酸，水浴（水的沸点100℃）目的能均匀加热，且便于控制反应速率，温度约为50℃，反应大约10min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；两种一硝基化合物都为有机物，所以只能利用它们沸点的不同采用蒸馏的方法分离，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯，本实验实际制得纯净的一硝基甲苯共15g．
（1）反应物甲苯沸点低，加热时容易发生暴沸；
（2）冷凝管用于将蒸汽冷却为液体，冷凝水应是下进上出，延长热量交换时间，使热量能更充分交换，确保气体充分冷凝；
（3）仪器A是分液漏斗，使用前必须检查是否漏液；
（4）因为分离得到的是无机和有机两种液体，而有机物和无机物是不相溶的，因此方法是分液；分离两种一硝基化合物只能利用它们沸点的不同，因此采用蒸馏的方法，根据蒸馏所需仪器分析解答；
（5）根椐方程式可知，一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯，本实验中分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15g，根据方程克制13g甲苯理论产生硝基甲苯的质量，产率的计算方法就是用实际产量除以理论产量．

解答 解：（1）甲苯的沸点为110.6℃易挥发，容易发生暴沸，需用碎瓷片（沸石），
故答案为：沸石（或碎瓷片）；防止暴沸；
（2）冷凝管用于将蒸汽冷却为液体，故冷凝管的作用是冷凝回流，蒸馏时，冷却水从冷凝管的下口通入，上口流出，可使冷凝管充满冷水而进行充分冷却，所以冷却水从冷凝管的a端进入，
故答案为：冷凝回流；a；
（3）仪器A是分液漏斗，使用前必须检查是否漏液，
故答案为：分液漏斗； 检查是否漏液；
（4）因为分离得到的是无机和有机两种液体，而有机物和无机物是不相溶的，因此操作1的名称为分液；分离两种一硝基化合物只能利用它们沸点的不同，因此采用蒸馏的方法，蒸馏烧瓶盛放两种一硝基化合物混合物，酒精灯用于加热蒸馏烧瓶，温度计测量蒸汽的温度，冷凝管用于将蒸汽冷却为液体，铁架台用于固定蒸馏烧瓶，牛角管（尾接管）用于承接冷凝后的液体，锥形瓶用于盛放产品，所以操作2必需的玻璃仪器还有蒸馏烧瓶、冷凝管，
故答案为：分液；蒸馏烧瓶、冷凝管；
（5）产率的计算方法就是用实际产量除以理论产量；根椐方程式，一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯，换成质量即：92g的甲苯可以得到137g的对硝基苯和邻硝基苯，则13g的甲苯就能得到的一硝基苯的质量为：$\frac{13×137}{92}$=19.35g，本实验中分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共15g，所以一硝基苯的产量为：$\frac{15g}{19.35g}$×100%≈77.5%，
故答案为：77.5%．

点评 本题主要考查一硝基甲苯的制备，涉及实验流程、产率的计算等知识，明确物质的制备原理即流程的意义与目的为解答此类题的关键，充分考查了学生灵活应用所学知识的能力，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
6．“纳米材料”是指直径在几纳米到几十纳米的材料．如将“纳米材料”分散到液体分散剂中，所得混合物具有的性质是（　　）
A．能全部透过半透膜B．所得物质一定为悬浊液或乳浊液
C．所得混合物一定能导电D．有丁达尔效应
16．四氯化锡是无色液体，熔点-33°C，沸点114°C．氯气与金属锡在加热时反应可以用来制备SnCl4，SnCl4极易水解，在潮湿的空气中发烟．同学甲通过如图装置制备少量SnCl4（夹持装置略）．请回答下列问题：

（1）仪器B的名称是蒸馏烧瓶．
（2）装置Ⅱ中盛放的试剂是饱和食盐水，装置Ⅲ的作用是干燥Cl2．
（3）关于该实验装置的下列说法正确的是A（填字母代号）．
A．仪器B中应加入少量碎瓷片
B．为了控制温度，仪器B中可以使用温度计，且用水浴加热效果更好
C．为了增强冷凝效果，装置Ⅴ可以用球形或蛇形冷凝管代替
D．装置Ⅴ中a为冷凝水的进水口
（4）仪器A中发生反应后，KMnO4被还原为Mn2+，写出该反应的化学方程式2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O．
（5）同学乙认为装置Ⅶ的使用不合理，并推测若按同学甲的方案进行实验，装置Ⅵ中除生成SnCl4外，还会生成其他含锡的化合物，其化学式为H2SnO3或SnO2或Sn（OH）4或H4SnO4．同学乙提出的改进意见是用一个盛有碱石灰（填试剂名称）的球形干燥管代替装置Ⅶ．
（6）按改进后的实验方案进行实验，若装置Ⅳ中用去锡粉11.90g，反应后，装置Ⅵ中锥形瓶里收集到23.49gSnCl4，则SnCl4的产率为90%．
13．硼及其化合物在生产生活中有着重要的应用．
（1）硼酸（H3BO3）是一元弱酸，在水溶液中会电离产生[B（OH）4]-离子，写出硼酸的电离方程式H3BO3+H2O?B（OH）4-+H+．
（2）硼砂化学式为Na2B4O7•l0H2O，生产硼砂时的废渣是硼镁泥，其主要成分是MgO，还含有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等杂质．以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用．硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

①硼酸与NaOH溶液反应可制得硼砂，该反应不是（填“是”或“不是”）氧化还原反应．
②滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣B除含有Al（OH）3之外还含有的成分有Fe（OH）3、MnO2（填化学式）；写出稀硫酸酸浸后的滤液生成B中黑色固体的离子方程式Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-．
③趁热过滤的目的是防止硫酸镁在温度降低时结晶析出．
④上述操作1为蒸发浓缩、冷却结晶．
（3）NaBH4-“万能还原剂”，其在酸性条件下不能稳定存在，会产生一种气体，该气体电子式为H：H．
（4）设计实验证明：非金属性：硼＜碳向NaB（OH）4溶液中通入二氧化碳气体发生反应生成硼酸，说明碳酸酸性大于硼酸，证明碳的非金属性大于硼．
20．“温室效应”是全球关注的环境问题之一．CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体．因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径．
（1）下列措施中，不利于降低大气中CO2浓度的有c（填字母）．
a．减少化石燃料的使用
b．植物造林，增大植被面积
c．用家用汽车代替公交车
d．利用太阳能、风能、潮汐能
e．采用节能技术，尽可能地降低含碳燃料的用量
（2）将CO2转化为有机物可有效实现碳循环．CO2转化成有机物的例子很多，如：
a.6CO2+6H2O$\stackrel{光合作用}{→}$C6H12O6+6O2
b．CO2+3H2$→_{△}^{催化剂}$CH3OH+H2O
c．CO2+CH4$→_{△}^{催化剂}$CH3COOH
d.2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$CH2=CH2+4H2O
以上反应中，最节能的是a，原子利用率最高的是c．（填字母）
（3）该题“第（2）问”中的一种有机物能与Na2CO3溶液反应放出CO2该有机物所含的官能团是羧基（写名称），写出该有机物与Na2CO3，溶液反应放出CO2的化学方程式2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2↑．
（4）为了控制温室效应，各国科学家提出了不少方法和设想．有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底，以减少大气中CO2的浓度．为使CO2液化，可采取的措施是d（填字母）．
a．减压、升温b．增压、升温c．减压、降温d．增压、降温．
10．实验室日常生活的必需品，也是重要的化工原料．
（1）粗食盐常含有少量K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质离子，实验室提纯NaCl的流程如图1：
提供的试剂：饱和Na2CO3溶液饱和K2CO3溶液 NaOH溶液 BaCl2溶液、Ba（NO3）2溶液、75%乙醇、四氯化碳
①欲除去溶液中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-离子，用所给的试剂，按滴加顺序依次为NaOH、BaCl2、Na2CO3（或BaCl2、NaOH、Na2CO3或BaCl2、Na2CO3、NaOH）（只填化学式）．
②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，选用的试剂为75%乙醇．
（2）用提纯的NaCl配制500mL 4.00mol•L-1NaCl溶液，所用仪器出药匙、玻璃棒外还有abdf．
a、天平b、烧杯 c、锥形瓶 d、500mL容量瓶 e、250mL容量瓶f、胶头滴管 g、移液管
（3）电解饱和食盐水的装置如图2所示，若收集的H2为2L，则同样条件下收集Cl2小于2L，原因是电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应 ．此副反应的产物之一是84消毒液的主要成分，其消毒的原理是次氯酸钠消毒杀菌最主要的作用方式是通过它的水解形成次氯酸．
（4）实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：
Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑
MnO2+4HCl（浓）?MnCl2+Cl2↑+2H2O
据此，制备并收集干燥、纯净Cl2的装置（如图3）是d（填代号）．
17．废旧锌锰电池回收处理，既能减少它对环境的污染，又能实现废电池的资源化利用．
（1）回收二氯化锰．将废旧锌锰电池处理，得到含MnO（OH）混合物，向该混合物加入浓盐酸并加热，试写出MnO（OH）与浓盐酸反应的化学方程式：2MnO（OH）+6HCl （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MnCl2+Cl2↑+4H2O．
（2）制备锰锌铁氧体．锰锌铁氧体可用作隐形飞机吸收雷达波的涂料．一种以锌锰废电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图1：

除汞时，铁粉的作用是还原剂（填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”）；MnxZn1-xFe2O4中Fe元素为+3价，则Mn元素的化合价为．
（3）在不同pH下，KMnO4溶液对Hg的吸收率的影响及主要产物如图2．
据图说明pH对Hg吸收率的影响规律随pH的升高汞的吸收率先降低后增加；在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO4在酸性条件下氧化性强．
（4）锰回收新方法．向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止．其主要反应为：
2MnO（OH）+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4=3MnSO4+4CO2↑+6H2O
①每1molMnO2参加反应时，共有4mol电子发生转移．
②新方法的优点是工艺流程简单；生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度；反应过程无有毒有害物质生成，不造成二次污染；废物资源化等（答1点即可）．
14．甲同学想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，他使用镁片与铝片作电极，放入 稀H2SO4溶液中，如图所示•
①写出电池中正极的电极反应式和总反应的离子方程式：
正极：2H++2e-=H2↑．
总反应的离子方程式：2H++Mg=Mg2++H2↑．
②根据实验现象甲同学判断出Mg活动性更强 （填写元素符号）．
15．室温时，0.1mol/L某一元酸HA的水溶液PH=4．下列描述不正确的是（　　）
A．该溶液中HA有0.1%发生了电离
B．此酸电离平衡常数约为10-7
C．升高温度后溶液的PH增大
D．若将PH=2的HA溶液与PH=12的NaOH溶液等体积混合后PH=7

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