Question

己二酸是一种重要的有机二元酸，主要用于制造尼龙66纤维和尼龙66树脂，在实验室中可通过环己醇的氧化反应来制备。反应原理：

+8HNO₃3HOOC(CH₂)₄COOH+8NO+7H₂O,反应装置（部分夹持装置和热源已省略）如图所示。

实验步骤：

I.在60mL三颈烧瓶中加入16.0mL50%硝酸（1.31g·cm^-1）和微量（0.01g）偏钒酸铵，瓶的正口安装电动搅拌器，两侧口分别安装仪器a和b。用仪器b滴加5.3mL环己醇，搅拌器用玻璃搅拌棒，仪器a另一端连接气体吸收装置，用纯碱液作吸收溶液。

II.首先将瓶内液体加热到50左右，开动搅拌器，滴入环己醇（0.9624g·cm^-1），使反应处于微沸状态，滴加完毕后于90左右水浴加热20分钟，至反应完毕。

III.趁热倒出瓶中混合液于烧杯内，烧杯置于冰水浴中，静置冷却，析出产品，过滤，用少量冷水洗涤沉淀，干燥后称重。

IV.将粗产品在水中进行重结晶操作。

请回答下列问题：

（1）仪器a的名称是_________________。仪器b在使用前应_________________。

（2）偏钒酸铵的作用是_______________。

（3）反应完成后，趁热倒出反应液的目的是___________________。

（4）本实验中己二酸的理论产量为______________g。

（5）用纯碱液吸收尾气时发生的相关化学反应为：

2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂    ①

NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+NaNO₃+CO₂  ②

现用1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液吸收尾气，每产生22.4L（标准状况下）CO₂ 时，吸收液质量就增加44g，则吸收液中NaNO₂和NaNO₃的物质的量之比为_________。

Answer 1

【知识点】化学基本仪器的使用，化学实验的基本操作，产量的计算，化学方程式的有关计算   J5

【答案解析】（1）冷凝管（或球形冷凝管）；检查是否漏水（各1分）

（2）催化剂（1分）

（3）反应刚结束的时候，反应液容易倒出，若任其冷却至室温，己二酸会结晶析出，不容易倒出，造成产品的损失（1分）

（4）7.4（2分）

（5）5:3（3分）

    解析：（1）仪器a的名称是冷凝管（或球形冷凝管）；仪器b为分液漏斗，在使用前应检查是否漏水。

（2）在此反应过程中利用了硝酸的强氧化性氧化环己醇得到己二酸，故偏钒酸铵的作用是催化剂。

（3）从题目中信息可知己二酸随着温度的降低溶解度减小，故当其冷却至室温时己二酸会结晶析出，不容易倒出，造成产品的损失，因此要趁热倒出反应液。

（4）m(HNO₃)= 16.0mL×1.31g·cm^-1×50%＝10.48g，n(HNO₃)= 10.48g/63g·mol=0.16mol，

m(环己醇)=5.3mL×0.9624g·cm^-1=5.1g，n(环己醇)= 5.1g/100g·mol=0.051mol，

根据　　～8HNO₃

　　　3mol    8mol

可得硝酸过量，故得到的己二酸的物质的量与环己醇的物质的量相等，故n(己二酸)= 0.051mol，m(己二酸)=7.4g。

（5）1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液，吸收硝酸工业尾气，每产生22.4L（标准状况）CO₂时，吸收液质量增加了44g．
①2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑△m=48g
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑△m=32g
设由NO₂与纯碱反应产生的CO₂为amol，
由NO和NO₂与纯碱反应产生的CO₂为bmol，列方程计算
a+b=1
48a+32b=44
a=0.75mol
b=0.25mol
 n（NaNO₂）：n（NaNO₃）=5：3

【思路点拨】本题考查了化学基本仪器的使用，化学实验基本操作方法，产率的计算以及利用方程式及守恒法的有关计算等，题目难度中等。