题目内容

6．某化学兴趣小组用甲、乙两套装置（如图1所示）进行甲酸（HCOOH）与甲醇（CH318OH）酯化反应的实验．已知，甲醇有毒，沸点65℃，甲酸甲酯无毒，沸点32℃．回答以下问题：

（1）甲酸和（CH318OH）进行酯化反应的化学方程式是：HCOOH+CH318OH$?_{△}^{浓硫酸}$HCO18OCH3+H2O
（2）乙装置中长玻璃导管c的作用是平衡气压，冷凝回流，冷凝水应该从b进入．（填“a”或“b”）
（3）甲、乙两套装置中效果比较好的装置是乙，原因：乙的冷凝效果好，减少了甲醇等有毒物质对大气的污染．
（4）现拟分离含甲酸与甲醇和水的甲酸甲酯粗产品，图2是分离操作步骤流程图．在图中圆括号表示加入适当的试剂，编号表示适当的分离方法．

 1）写出加入的试剂：试剂（a）是饱和碳酸钠溶液；试剂（b）是稀硫酸．
 2）写出有关的操作分离方法：①是分液，②是蒸馏，③是蒸馏．
 3）在得到的A中加入无水碳酸钠粉末，振荡，目的是除去甲酸甲酯中混有的少量水．

分析 （1）在浓硫酸作催化剂、加热条件下，甲酸和甲醇发生酯化反应生成甲酸甲酯；
（2）通过冷凝管出来的不仅有液体还有部分气体，导致锥形瓶中气压增大，为防止安全事故的发生，要减小B中压强；冷凝管中的水流方向与蒸气方向相反；
（3）乙中有冷凝装置，能更好的冷凝气体，甲醇是有毒的易挥发的有机物，减少甲醇向空气中散失；
（4）甲酸甲酯、甲酸、甲醇互溶，且甲酸甲酯在饱和碳酸钠溶液中溶解度较小，甲酸和碳酸钠反应生成可溶性金属钠，甲醇能溶于饱和碳酸钠溶液，所以a是饱和碳酸钠溶液，然后采用分液方法分离，得到的A是甲酸甲酯；B中含有甲酸钠、甲醇和饱和碳酸钠，将B溶液蒸馏分离得到甲醇，E为甲醇；C中含有甲酸钠、碳酸钠，向溶液C中加入稀硫酸，甲酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和甲酸，则b为稀硫酸，得到的溶液D中含有硫酸钠、稀硫酸和甲酸，然后采用蒸馏方法得到甲酸．

解答 解：（1）在浓硫酸作催化剂、加热条件下，甲酸和甲醇发生酯化反应生成甲酸甲酯，反应方程式为HCOOH+CH318OH$?_{△}^{浓硫酸}$HCO18OCH3+H2O，
故答案为：HCOOH+CH318OH$?_{△}^{浓硫酸}$HCO18OCH3+H2O；
（2）通过冷凝管出来的不仅有液体还有部分气体，导致锥形瓶中气压增大，为防止安全事故的发生，要减小B中压强，所以c的作用是平衡气压，冷凝回流；冷凝管中的水流方向与蒸气方向相反，所以b为进水口，
故答案为：平衡气压，冷凝回流；b；
（3）乙中有冷凝装置，能更好的冷凝气体，甲醇是有毒的易挥发的有机物，减少甲醇向空气中散失，从而减少对大气污染，所以效果比较好的是乙，
故答案为：乙；乙的冷凝效果好，减少了甲醇等有毒物质对大气的污染；
（4）甲酸甲酯、甲酸、甲醇互溶，且甲酸甲酯在饱和碳酸钠溶液中溶解度较小，甲酸和碳酸钠反应生成可溶性金属钠，甲醇能溶于饱和碳酸钠溶液，所以a是饱和碳酸钠溶液，然后采用分液方法分离，得到的A是甲酸甲酯；B中含有甲酸钠、甲醇和饱和碳酸钠，将B溶液蒸馏分离得到甲醇，E为甲醇；C中含有甲酸钠、碳酸钠，向溶液C中加入稀硫酸，甲酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和甲酸，则b为稀硫酸，得到的溶液D中含有硫酸钠、稀硫酸和甲酸，然后采用蒸馏方法得到甲酸，
1）通过以上分析知，（a）是饱和碳酸钠溶液，（b）是稀硫酸，故答案为：饱和碳酸钠溶液；稀硫酸；
2）通过以上分析知，①②③分别是分液、蒸馏、蒸馏操作，故答案为：分液；蒸馏；蒸馏；
3）无水碳酸钠具有吸水性，能除去甲酸甲酯中混有的少量水，故答案为：除去甲酸甲酯中混有的少量水．

点评 本题考查制备实验方案设计，为高频考点，明确实验流程、实验原理及基本操作是解本题关键，侧重考查学生实验操作及实验评价、实验设计能力，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
12．  某温度时，在2L密闭容器中有X、Y、Z三种气态物质，实验测得不同时刻各物质的量如下表所示，同时测得至3min时吸收热量75kJ．
t/minX/molY/molZ/mol
01.001.000.00
30.750.500.50
50.650.300.70
90.600.200.80
140.600.200.80
（1）写出该反应的热化学反应方程式：X（g）+2Y（g）?2Z（g）△H=-300kJ/mol．
（2）该温度下反应的平衡常数K=$\frac{1600}{9}$．
（3）若该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示．则：
①t2～t3时平衡向逆（填“正”或“逆”）反应方向移动．
②t4时被改变的外界条件是B（选择一个正确选项）
A升温  B降温  C．降压  D．移去部分反应物  E加入负催化剂．
13．将m mol Cu2S和足量稀HNO3反应，生成Cu（NO3）2，H2SO4，NO和H2O．则参加反应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量是（　　）
A．4m molB．10m molC．$\frac{10m}{3}$molD．$\frac{2m}{3}$mol
14．工业上目前使用两种方法制取乙醛：（1）乙炔水化法；（2）乙烯氧化法．下列两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率、产量等有关的信息情况：
表一：原料、反应条件、平衡转化率、日产量
乙炔水化法乙烯氧化法
原料乙炔、水乙烯、空气
反应条件HgSO4、100～125℃PdCl2-CuCl2、100～125℃
平衡转化率乙炔平衡转化率90%左右乙烯平衡转化率80%左右
日产量2.5吨（某设备条件下）3.6吨（相同设备条件下）
表二：原料来源生产工艺   
原料生产工艺过程
乙炔CaCO3$\stackrel{①850-1100℃}{→}$CaO$→_{1100℃}^{②+C、电炉}$CaC2$\stackrel{③饱和食盐水}{→}$C2H2
乙烯来源于石油裂解气
根据上述两表，回答下列问题：
（1）写出下列化学方程式：
a．乙炔水化法制乙醛CH≡CH+H2O$→_{△}^{催化剂}$CH3CHO．
b．乙烯氧化法制乙醛2CH2=CH2+O2$→_{△}^{催化剂}$2CH3CHO．
（2）从两表中分析，现代工业上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法，分析可能的原因（从环境、原料来源、能耗等角度分析，任写一点）：两者反应条件温度相当，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂，汞盐的毒性大，虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法，但反应快、日产量比其高得多，乙炔的制取要经过多步反应制得，且消耗大量的热能、电能，但是乙烯来源于石油裂解气，消耗的总能量比乙炔少，且较容易获得等．
（3）从化学反应速率角度分析，在相同条件下，两种制取乙醛的方法哪种快？乙烯氧化法快．
（4）若将上述两种方法的反应条件，均增加“100个标准大气压”，原料转化率会再增大一些，但在实际生产中却不采用这样的方法，理由是因为两种方法在相同反应条件下，转化率已经很高，增大压强将消耗能量和增加设备预算，不经济．
（5）如果某工厂以乙烯为原料，通过3步可以制得聚氯乙烯，请写出合理的反应方程式（无机试剂和溶剂等任选，改过程中不发生取代反应）．
1．工业上以铬铁矿（主要成分FeO•Cr2O3）、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠（Na2Cr2O7•2H2O）的主要反应如下：
①4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
②2Na2CrO4+H 2SO4?Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O
（1）工业上反应①需不断搅拌，其目的是使反应物充分接触，加快反应速率．
（2）如图是红矾钠（Na2Cr2O7•2H2O）和Na2SO4的溶解度曲线．从Na2Cr2O7和 Na2SO4的混合溶液中提取Na2Cr2O7晶体的操作：先将混合溶液蒸发结晶，趁热过滤．趁热过滤的目的是除去析出的硫酸钠晶体，可以防止Na2Cr2O7•2H2O因冷却结晶析出而损失；然后将滤液冷却结晶，从而析出红矾钠．
（3）Na2Cr2O7与KCl进行复分解反应可制取K2Cr2O7，现用重铬酸钾测定铁矿石中铁的含量，测定原理为：Fe2++Cr2O72-+H+        Fe3++Cr3++7H2O （未配平） 实验步骤如下：
步骤1：将m g铁矿石加浓盐酸加热溶解  
步骤2：加入SnCl2溶液将Fe3+还原
步骤3：将所得溶液冷却，加入HgCl2溶液，将过量的Sn2+氧化为Sn4+
步骤4：加入15mL硫酸和磷酸的混合酸及5滴0.2%二苯胺磺酸钠指示剂
步骤5：立即用c mol•L-1重铬酸钾溶液滴定至溶液呈稳定紫色，即为终点，消耗重铬酸钾溶液V mL
①如省去步骤③，则所测定的铁的含量偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
②步骤5使用的主要玻璃仪器有酸式滴定管、锥形瓶．
③则测定铁矿石中铁的含量的计算式为$\frac{56×6VC}{1000m}$（用字母表示，不用化简）．
11．单晶硅是信息产业中重要的基础材料．工业上可用焦炭与二氧化硅的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl4和CO，SiCl4经提纯后用氢气还原得高纯硅．如图是实验室制备SiCl4的装置示意图．

已知SiCl4的熔点为-70.0℃，沸点为57.7℃，且遇水易反应，
请回答下列问题：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式：MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++2H2O+Cl2↑
（2）装置B中的试剂是饱和食盐水；装置C的作用为干燥氯气
（3）装置D的玻璃管中发生主要反应的化学方程式是SiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl4+2CO，装置F的作用为防止F右端的水蒸气进入E与四氯化硅反应，造成产物不纯．
（4）G中吸收气体一段时间后，吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-．为探究该吸收液中可能存在的其它酸根离子（忽略空气中CO2的影响），研究小组实验设计如下
【提出假设】假设1：只有SO32-：假设2：既无SO32-也无ClO-；假设3：只有ClO-：
【设计方案，进行试验】可供选择的实验试剂有：3mol/L H2SO4溶液、1mol/L NaOH溶液、品红溶液、0.01mol/L KMnO4溶液、淀粉-KI溶液．各取少量吸收液于a、b、c三支试管中，分别滴加3mol/L H2SO4酸化后，进行下列实验：
请完成如表：
序号操作可能出现的现象结论
①向a试管中滴加几滴0.01mol/L的KMnO4若溶液褪色则假设1成立
若溶液不褪色则假设2或3成立
②向b试管中滴加几滴品红若溶液褪色则假设1或3成立
若溶液不褪色则假设2成立
③向c试管中滴加几滴淀粉-KI溶液则假设3成立
18．某化学小组以苯甲酸（）为原料，制取苯甲酸甲酯．已知有关物质的沸点如下表：
物质甲醇苯甲酸苯甲酸甲酯
沸点/℃64.7249199.6
Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入12.2g苯甲酸（M=122g/mol）和20ml甲醇（密度约0.79g•mL-1 ），再小心加入3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒碎瓷片，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品．
（1）若反应产物水分子中有同位素18O，写出能表示反应前后18O位置的化学方程式C6H5CO18OH+CH3OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$C6H5COOCH3+H218O；浓硫酸的作用是：催化剂、吸水剂．
（2）甲、乙、丙三位同学分别设计了如下图三套实验室合成苯甲酸甲酯的装置（夹持仪器和加热仪器均已略去）．根据有机物的沸点，最好采用乙装置（填“甲”或“乙”或“丙”）．

Ⅱ．粗产品的精制
（3）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，请根据流程图写出操作方法的名称．操作Ⅰ分液 操作Ⅱ蒸馏．

（4）能否用NaOH溶液代替饱和碳酸钠溶液？否（填“能”或“否”），并简述原因氢氧化钠是强碱，促进苯甲酸甲酯的水解，导致产品损失．
（5）通过计算，苯甲酸甲酯的产率是65%．
15．实验室制备1，2二溴乙烷的反应原理如下：
CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH2═CH2+H2O
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．用少量溴和足量的乙醇制备1，2二溴乙烷的装置如下图所示：
有关数据列表如下：
乙醇1，2二溴乙烷乙醚
状态无色液体无色液体无色液体
密度/g•cm30.792.20.71
沸点/℃78.513234.6
熔点/℃-1309-116
回答下列问题：
（1）在此制备实验中，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．水  b．浓硫酸    c．氢氧化钠溶液  d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）判断该制备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，其主要目的是冷却可避免溴的大量挥发；但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是1，2-二溴乙烷的凝固点较低（9℃），过度冷却会使其凝固而使气路堵塞．
16．下列叙述正确的是（　　）
A．1 mol任何物质都含有NA个原子
B．硫酸的摩尔质量是98克
C．1 mol氮气的质量是28克
D．摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一

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