题目内容

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．

分析 Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
（1）有机物易挥发，B的作用是冷凝回流；根据逆流原理通入冷凝水；
（2）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；
Ⅱ．粗产品的精制，粗产品用试剂1为碳酸钠溶液洗涤苯甲酸甲酯中过量的酸，通过分液得到有机层，蒸馏得到苯甲酸甲酯、甲醇和水，
（1）由流程图可知，操作1是洗去苯甲酸甲酯中的硫酸、苯甲酸；
（2）操作2采取蒸馏的方法，将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离，由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分；
（3）令苯甲酸的转化率为a，根据关系式C7H6O2～C8H8O2中质量定比关系列方程计算；
（4）蒸馏时从100℃开始收集产品，会收集到水分，苯甲酸甲酯的质量应偏大，甲醇用量多可以提高苯甲酸的转化率，制备粗品时苯甲酸被蒸出，苯甲酸的利用率降低．

解答 解：Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
（1）有机物易挥发，B的作用是冷凝回流；根据逆流原理通入冷凝水，应从b口通入冷凝水，
故答案为：冷凝回流；b；
（2）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，故实验中用过量的反应物甲醇，
故答案为：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，
（1）由流程图可知，操作1是洗去苯甲酸甲酯中的硫酸、苯甲酸，应选择碳酸钠溶液，
故答案为：B；洗去苯甲酸甲酯中过量的酸；
（2）操作2采取蒸馏的方法，将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离，由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分，故应控制温度199.6℃，
故答案为：199.6；
（3）0.1mol苯甲酸的质量为0.1mol×122g/mol=12.2g，令苯甲酸的转化率为a，则：
C7H6O2～～～C8H8O2
122         136
12.2g×a    10g
所以，122：12.2a g=136：10g，解得a=73.5%，
故答案为：73.5%；
（4）A．蒸馏时从100℃开始收集产品，会收集到水分，苯甲酸甲酯的质量应偏大，苯甲酸甲酯的产量应大于理论产量，故A不符合；
B．甲醇用量多可以提高苯甲酸的转化率，苯甲酸甲酯的产量应增大，故B不符合；
C．制备粗品时苯甲酸被蒸出，苯甲酸的利用率降低，导致苯甲酸甲酯的产量降低，故C符合，
故答案为：C．

点评 本题考查有机物的合成，侧重对化学实验的考查，涉及对装置的理解、物质的分离提纯、对实验条件的控制、对数据的分析处理等，难度中等，需要学生基本知识的基础与灵活运用能力．

练习册系列答案
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16．现有下列九种物质：①盐酸 ②石墨　③蔗糖　④CO2　⑤熔融NaHSO4　⑥Ba（OH）2固体　 ⑦氨水　⑧硫酸　⑨明矾
（1）属于电解质的有⑤⑥⑧⑨；属于非电解质的有③④；能导电的物质有①②⑤⑦．
（2）②和SiO2在高温下可发生如下反应：3C+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiC+2CO，上述反应中还原产物是SiC；氧化剂与还原剂物质的量之比为1：2．
（3）上述九种物质中有两种物质之间可发生离子反应：H++OH-═H2O，该离子反应对应的化学方程式为Ba（OH）2+2HCl═BaCl2+2H2O
（4）⑤的电离方程式为NaHSO4═Na++HSO4-．
9．在2L含有物质的量均为0.1mol的Ca2+、Mg2+的某溶液中，加入一定量的NaOH固体使溶液的pH=ll．有沉淀生成，过滤．已知：KSP[Ca（OH）2]=4.68×10-6；KSP[Mg（OH）2]=5.61×10-12．当离子浓度小于10-5mol•L-1认为已经除净，下列说法正确的是（　　）
A．此沉淀是Mg（OH）2、Ca（OH）2的混合物
B．此沉淀只有Mg（OH）2
C．过滤后滤液中存在Ca2+、Mg2+
D．向原溶液中加入8.8 g NaOH固体，不可以使Ca2+部分转化为沉淀
6．化工生产中常用FeS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+：Cu2+（aq）+FeS（s）?CuS（s）+Fe2+（aq）下列有关叙述中正确的是（　　）
①FeS的Ksp大于CuS的Ksp
②该反应平衡常数K=$\frac{Ksp（FeS）}{Ksp（CuS）}$
③溶液中加入少量Na2S固体后，溶液中c（Cu2+）、c（Fe2+）保持不变
④达到平衡时c（Fe2+）=c（Cu2+）
A．②③B．①③④C．①②D．②③④
13．硝基苯是重要的精细化工原料，是医药和染料的中间体，还可做有机溶剂．制备硝基苯的过程如下：
①配制混酸：组装如图反应装置．取100mL烧杯，用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混和酸，加入漏斗中，把18mL苯加入三颈烧瓶中．
②向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀．
③在50～60℃下发生反应，直至反应结束．
④除去混和酸后，粗产品依次用蒸馏水和100ml 0.1mol/L的Na2CO3溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品．
已知（1）+HNO3（浓）$\frac{50～60℃}{98%浓{H}_{2}S{O}_{4}}$++H2O
+HNO3（浓）$\frac{95%}{98%浓{H}_{2}S{O}_{4}}$++
（2）可能用到的有关数据如表
物质熔点/℃沸点/℃密度（20℃）/g•cm-3溶解性
苯5.5800.88微溶于水
硝基苯5.7210.91.205难溶于水
1，3二硝基苯893011.57微溶于水
浓硝酸-831.4易溶于水
浓硫酸-3381.84易溶于水
请回答下列问题：
（1）配制混酸应在烧杯中先加入浓硝酸．
（2）恒压滴液漏斗的优点是可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下．
（3）实验装置中长玻璃管可用冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）代替（填仪器名称）．
（4）反应温度控制在50～60℃的原因是防止副反应发生．
（5）反应结束后产品在液体的下层（填“上”或者“下”），分离混酸和产品的操作方法为分液．
（6）实验前要配制100ml 0.1mol/L的Na2CO3溶液，需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、100ml容量瓶、胶头滴管、烧杯 用Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时，怎样验证液体已洗净？取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，无沉淀生成，说明已洗净．
（7）为了得到更纯净的硝基苯，还须先向液体中加入氯化钙除去水，然后蒸馏．
3．水滑石材料在石油化学、塑料工业等方面均具有广泛用途，某活动小组同学进行如下实验制备某水滑石并测定其组成．
Ⅰ．水滑石的制备
（1）配制一定浓度的Mg（NO3）2与Al（NO3）3的混合溶液500mL，定容时，俯视刻度线，则所配溶液的浓度偏大（填“偏大”或“偏小”）．
（2）配制c（NaOH）=1.6和c（Na2CO3）=0.8mol/L的混合溶液500mL，配制时，若用托盘天平称取NaOH固体，则需称取NaOH的质量为32.0g；该混合溶液中c（Na+）=3.2mol/L．
（3）将（1）和（2）所配溶液混合后，过滤即得水滑石，过滤时玻璃棒的作用是引流．
Ⅱ．水滑石组成的测定
（4）设上述制得的水滑石组成为MgaAlb（OH）c（CO3）d．已知：a+b+c+d=25（a、b、c、d为正整数）．制得的样品含MgaAlb（OH）c（CO3）d0.1mol，用1mol/L的盐酸使其完全溶解，消耗盐酸的体积为1.8L；同时生成2.24L（标准状况）CO2，此时溶液中只含AlCl3和MgCl2两种溶质．通过计算确定该水滑石的化学式（请写出计算过程）．
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%．
7．钼（Mo）是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能．如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图，已知钼酸难溶于水．

（1）写出反应①的化学方程式：2MoS2+7O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO3+4SO2 ．
（2）写出反应②的化学方程式：MoO3+2NH3•H2O=（NH4）2MoO4．
（3）反应①的尾气可以用碳酸钠溶液吸收．已知
化学式电离常数
H2SO3K1=1.3×10-2，K2=6.2×10-8
H2CO3K1=4.3×10-7，K2=5.6×10-11
根据表中提供的数据可知，在溶液中不能大量共存的微粒是CD
A．HCO3-、HSO3-    B HCO3-、SO32-
C．HCO3-、H2SO3   D HSO3-、CO32-
向过量碳酸钠溶液中通人少量二氧化硫，写出反应的离子方程式：2CO32-+SO2+H2O=SO32-+2HCO3-．
（4）如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒．
（5）工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2+CH4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO+2H2，CH4+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2．含甲烷体积分数为80%的10L（标准状况）天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体（CO和H2）还原MoO3制钼，理论上能生产钼的质量为41.1g（小数点后保留1位，钼的相对原子质量为96）．
8．用已知浓度的NaOH溶液滴定未知浓度盐酸时，下列操作对实验结果没有影响的是（　　）
A．锥形瓶用蒸馏水洗涤后，直接盛盐酸溶液
B．中和滴定将要达到滴定终点时，眼睛注视滴定管中液面的位置变化
C．滴定管装碱液前未用标准碱液润洗
D．滴定时，锥形瓶摇动太剧烈，有少量溶液溅出

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