题目内容

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．

分析 （1）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，如果将浓硝酸加到浓硫酸中可能发生液体飞溅的情况；
（2）恒压滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡内外压强，使氨水顺利滴下；
（3）苯、浓硝酸沸点低，易挥发，长玻璃管能冷凝回流挥发的苯、浓硝酸，据此选择替代仪器；
（4）温度过高有副反应发生；
（5）具有苦杏仁味的硝基苯的密度比水大，分离互不相溶的液态，采取分液操作；
（6）根据实验操作的步骤以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器；反应得到粗产品中有残留的硝酸及硫酸，需要除去，用10%Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤，未洗净晶体表面含有碳酸根离子，检验最后一次洗涤液即可；
（7）要得到纯净的硝基苯，粗产品依次用蒸馏水、10%Na2CO3溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤，最后用无水CaCl2干燥、蒸馏，从而得到纯硝基苯．

解答 解：（1）浓硫酸密度大于浓硝酸，应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，如果将浓硝酸加到浓硫酸中可能发生液体飞溅，
故答案为：浓硝酸；
（2）和普通分液漏斗相比，恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通，可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下，
故答案为：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）长玻璃管作用是导气、冷凝回流，该实验中可以冷凝回流挥发的浓硝酸以及苯使之充分反应，减少反应物的损失，提高转化率，可用冷凝管或球形冷凝管或直行冷凝管替代，
故答案为：冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）；
（4）浓硝酸和浓硫酸是强腐蚀性酸，且具有强氧化性，温度不能过高，控制在50～60℃，防止副反应发生，
故答案为：防止副反应发生；
（5）硝基苯是油状液体，与水不互溶，密度比水大，在下层，分离互不相溶的液态，采取分液操作，
故答案为：下；分液；
（6）配制步骤有计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，一般用托盘天平称量，用药匙取用药品，在烧杯中溶解，冷却后转移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，所以需要的玻璃仪器为：烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管，反应得到粗产品中有残留的硝酸及硫酸，用10%Na2CO3溶液洗涤除去粗产品中残留的酸，之后再用蒸馏水洗涤，如果晶体未洗净含有碳酸根离子，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，
故答案为：玻璃棒、100ml容量瓶、胶头滴管、烧杯；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）用蒸馏水洗涤，硝基苯中含有水，用无水CaCl2干燥，然后将较纯的硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯，故答案为：氯化钙．

点评 本题主要考查硝基苯的制取、物质的分离方法等知识点，题目难度中等，为高考的高频题，试题综合性较强，知识点较全面，正确理解制备原理为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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11．25℃时0.1mol•L-1的H2R水溶液中，用氢氧化钠来调节溶液pH，得到含有H2R、HR-、R2-三种微粒的溶液．当c（Na+）=c（R2-）+c（HR-）+c（H2R）时溶液的溶质为NaHR（填化学式）．
4．某溶液中含有K+、Mg2+、Al3+、Cu2+等离子，为了将它们一一分离（不要求各离子恢复到原来的形态），某同学设计了如下四个实验方案，其中不正确的是[已知：Mg2+、Al3+溶液中通入H2S不产生沉淀；Ksp（CuS ）=1.3×10-36．]．（　　）
A．A
B．B
C．C
D．D
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．
8．25℃时几种难溶电解质的溶解度如表所示：
难溶电解质Mg（OH）2Cu（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3
溶解度/g9×10-41.7×10-61.5×10-43.0×10-9
沉淀完全时的pH11.16.79.63.7
在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子．例如：
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤结晶即可；②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+，先将混合物溶于水，加入足量的氢氧化镁，
充分反应，过滤结晶即可；③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+，先将混合物溶于水，加入一定量的H2O2，将Fe2+氧化成Fe3+，调节溶液的pH=4，过滤结晶即可．请回答下列问题：
（1）上述三个除杂方案都能够达到很好效果，Fe2+、Fe3+都被转化为Fe（OH）3（填化学式）而除去．
（2）①中加入的试剂应该选择氨水．
（3）②中除去Fe3+所发生的离子方程式为2Fe3+（aq）+3Mg（OH）2（s）═3Mg2+（aq）+2Fe（OH）3（s）．
（4）下列与方案③相关的叙述中，正确的是ACDE（填字母）．
A．H2O2是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染
B．将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe（OH）2沉淀比Fe（OH）3沉淀难过滤
C．调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D．Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中   
 E．在pH＞4的溶液中Fe3+一定不能大量存在．
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↑．
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%．
3．某烧碱样品中含有少量不与酸作用的可溶性杂质，为了测定其纯度，进行以下滴定操作：
A．在天平上准确称取烧碱样品wg，在烧坏中加蒸馏水溶解
B．在250mL容量瓶中定量成250mL烧碱溶液
C．用移液管移取25.00mL烧碱溶液于锥形瓶中并滴加几滴甲基橙指示剂
D．将物质的量浓度为 Cmol/L 的标准盐酸 溶液装入酸式滴定管，调整液面，记下开始刻度数为Vml
E．在锥形瓶下垫一张白纸，滴定到终点，记录终点耗酸体积 V1ml
回答下列问题：
（1）操作中的雏形瓶下垫一张白纸的作用是便于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况．
（2）操作中液面应调整到零刻度或零刻度以下（稍下）的某一刻度，尖嘴部分应充满溶液无气泡．
（3）滴定终点时锥形瓶内溶液颜色变化是指示剂颜色由黄色变为橙色．
（4）若酸式滴定管没有用标准 润洗，会对测定结果有何影响偏高（填偏高、偏低或无影响，其他操作均正确）．
（5）该烧碱样品的纯度计算式是$\frac{40C（{V}_{1}-V）}{W}%$．

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