题目内容

7．联苯（）是一种重要的有机合成中间体，实验室可用苯和1，2-二氯乙烷（ClCH2CH2Cl）为原料，在无水AlCl3催化下加热制得，其制取步骤为：
（一）催化剂的制备
如图是实验室制取少量无水AlCl3的相关实验装置的仪器和药品

（1）将上述仪器连接成一套制备并保存无水AlCl3的装置，各管口标号连接顺序为：d接e，f接g，h接a，b接c．
（2）有人建议将上述装置中D去掉，其余装置和试剂不变，也能制备无水AlCl3，你认为是否可行不可行 （填“可行”或“不可行”），你的理由是制得的Cl2中混有的HCl与Al反应生成H2，H2与Cl2混合加热时会发生爆炸．
（3）装置A中隐藏着一种安令隐患，请提出一种改进方案：在硬质玻璃管与广口瓶之间用粗导管连接，防止AlCl3冷凝成固体造成堵塞．
（二）联苯的制备
联苯的制取原理为：
反应最佳条件为n（苯）：n（1，2-二氯乙烷）=10：1，反应温度在60-65℃之间．实验室制取联苯的装置如图所示（加热和加持仪器略去）

实验步骤：
在三口烧瓶中加入120.0mL苯和适量无水AlCl3，由滴液漏斗滴加10.7 mL 1，2-二氯乙烷，控制反应速度在60-65℃，反应约60 min．将反应后的化合物依次用稀盐酸、2% Na2CO3溶液和H2O洗涤分离，在所得产物中加入少量无水MgSO4固体，静止、过滤，先常压蒸馏，在减压蒸馏收集170〜172℃的馏分，得联苯18.2 g．
                                          相关物理常数和物理性质如表
名称相对分子质量密度/（g•cm-1）熔点/℃沸点/℃溶解性
苯780.885.580.1难溶水，易溶乙醇
1，2-二氯乙烷991.27-35.383.5难溶水，可溶苯
无水氯化铝133.52.44190178（升华）遇水水解，微溶苯
联苄1820.9852284难溶水，易溶苯
（4）仪器a的名称为球形冷凝管，和普通分液漏斗相比，使用滴液漏斗的优点是可以使液体顺利滴下．
（5）洗涤操作中，水洗的目的是洗掉Na2CO3（或洗掉可溶性无机物），无水硫酸镁的作用是吸水剂（干燥剂）．
（6）常压蒸馏时，最低控制温度是83.5℃．
（7）该实验的产率约为72.85% （小数点后保留两位有效数字）．

分析 （1）根据实验装置图可知，该实验中用浓盐酸与二氧化锰反应生成氯气，氯气中有氯化氢、水等杂质，先用饱和食盐水除氯化氢，再用浓硫酸干燥，氯气与铝反应制得氯化铝，反应的尾气中有氯气吸收，为防止氯化铝与氢氧化钠溶液中的水蒸汽反应，所以需要干燥、尾气处理装置；
（2）根据HCl与Al反应生成H2，H2与Cl2混合加热时会发生爆炸来分析；
（3）AlCl3冷凝成固体会造成试管堵塞，据此回答；
（4）根据实验仪器的特点来确定其名称，结合液滴漏斗和普通分液漏斗的特点以及使用原理来回答；
（5）洗涤操作中，第二次水洗主要是除去氯化铝、盐酸和碳酸钠（或洗掉可溶性无机物），洗涤后加入少量无水硫酸镁固体，目的是吸收产品中少量的水分，也可以用氯化钙代替；
（6）减压蒸馏，可降低沸点，根据实验目的以及物质的熔沸点来回答；
（7）120mL苯（密度0.88g/mL）的物质的量为$\frac{120×0.88}{78}$mol=1.35mol，10.2mL1，2-二氯乙烷的物质的量为$\frac{10.7×1.27}{99}$mol=0.137mol，根据苯、1，2-二氯乙烷为原料制备联苯的方程式可知，苯过量，所以产品的理论产量为0.137mol×182g/mol=24.98g，根据产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算．

解答 解：（1）验室制备无水氯化铁，需要先制取氯气，用2装置，根据题意3用于除去氯气中的氯化氢，4用于干燥氯气，由于无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成FeCl3•nH2O，所以5防止空气中的水蒸气进入，同时吸收未反应的氯气，防止污染空气，则仪器的连接顺序为d→e→f→g→h→a→b→c，
故答案为：f；g；h；a；b；c；
（2）将上述装置中D去掉，其余装置和试剂不变，不能制备无水AlCl3，因为制得的Cl2中混有的HCl与Al反应生成H2，H2与Cl2混合加热时会发生爆炸，
故答案为：不可行；制得的Cl2中混有的HCl与Al反应生成H2，H2与Cl2混合加热时会发生爆炸；
（3）为了防止AlCl3冷凝成固体会造成试管堵塞，在硬质玻璃管与广口瓶之间用粗导管连接，故答案为：在硬质玻璃管与广口瓶之间用粗导管连接，防止AlCl3冷凝成固体造成堵塞；
（4）根据实验仪器的特点，知道该装置的名称是：球形冷凝管，和普通分液漏斗相比，使用滴液漏斗的优点是可以使液体顺利滴下，
故答案为：球形冷凝管；可以使液体顺利滴下；
（5）洗涤操作中，第二次水洗主要是除去氯化铝、盐酸和碳酸钠（或洗掉可溶性无机物），洗涤后加入少量无水硫酸镁固体，目的是吸收产品中少量的水分，也可以用氯化钙代替，做吸水剂（干燥剂）．
故答案为：洗掉Na2CO3（或洗掉可溶性无机物）；吸水剂（干燥剂）；
（6）常压蒸馏时，减压蒸馏，可降低沸点，避免温度过高，导致副反应的发生，根据物质的熔沸点的高低，需要最低控制温度是83.5℃，故答案为：83.5℃；
（7）120mL苯（密度0.88g/mL）的物质的量为$\frac{120×0.88}{78}$mol=1.35mol，10.2mL1，2-二氯乙烷的物质的量为$\frac{10.7×1.27}{99}$mol=0.137mol，根据苯、1，2-二氯乙烷为原料制备联苯的方程式可知，苯过量，所以产品的理论产量为0.137mol×182g/mol=24.98g，产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{28.2g}{24.98g}$×100%=72.85%，故答案为：72.85%．

点评 本题考查制备实验方案设计，为高频考点，题目难度中等，侧重于学生的分析、实验能力的考查，明确原理是解题关键，注意把握相关基本实验方法和操作的把握．

练习册系列答案
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5．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下

根据要求填空：
（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③干燥混合气体
（2）设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应大于或等于4
（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气．
（4）E装置的作用是CD（填编号）
A、吸收甲烷　　 B、吸收氯气　　　 C、防止倒吸　　　 D、吸收氯化氢
（5）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式CH4+2Cl2$\stackrel{光照}{→}$C+4HCl．
（6）E装置除了生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液．该装置还有缺陷，你认为是没有进行尾气处理，有机气体如CH4、CH3Cl会逸散到空气中．
6．下列叙述正确的是（　　）
①固体氯化钠不能导电，但氯化钠是电解质
②金刚石不能导电，所以金刚石是非电解质
③通电时，溶液中的溶质粒子分别向两极移动，胶体中的分散质粒子向某一极移动
④溶液中溶质分子或离子的运动有规律，胶体中分散质粒子的运动无规律，即布朗运动
⑤氨水能导电，所以氨气是电解质
⑥有机化合物都是非电解质
⑦不是电解质（非电解质）的物质一定是非电解质（电解质）
⑧MgCl2、H2SO4、NaOH都是电解质，它们在水溶液和熔融状态下都能导电
⑨Na2CO3和NaHCO3的电离方程式分别是Na2CO3═2Na++CO32-，NaHCO3═Na++H++CO32-
⑩CaCO3、BaSO4均难溶于水，它们属于非电解质．
A．1项B．2项C．3项D．4项
3．某直链羧酸X存在于多种水果中．己知：
①X的相对分子质量小于150，其中氧的质量分数为59.7%．
②1molX与2molNaOH恰好完全中和．
X$→_{条件1}^{浓H_{2}SO_{4}}$Y（Y可使溴的四氯化碳溶液褪色）

③2X$→_{条件2}^{浓H_{2}SO_{4}}$Z（Z是分子式为C8H8O8的六元环状化合物）
根据以上信息填写以下空白：
（1）在X分子中除了羧基外，还含有的官能团是羟基．
（2）X的结构简式是HOOCCH（OH）CH2COOH．
（3）由X生成Y的反应类型是消去反应．
（4）Y与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式是HOOC-CH=CH-COOH+Br2→HOOC-CHBr-CHBr-COOH．
（5）Z的结构简式是．
（6）请写出与X的官能团种类和数目都相同的X的所有同分异构体的结构简式．
2．在酸性溶液中，碘酸钾（KIO3）和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO3-+5SO32-+2H+═I2+5SO42-+H2O，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率，某同学设计实验如表所示：
0.01mol•L-1
KIO3酸性溶液（含淀粉）的体积/mL		0.01mol•L-1
Na2SO3溶液的体积/mL		H2O的体积
/mL		实验
温度
/℃		溶液出现蓝色时所需时间/s
实验15V13525
实验2554025
实验355V20
（1）该实验的目的是探究该反应速率与亚硫酸钠溶液浓度、温度的关系，（2）表中V1=10mL．
12．铵盐是重要的化工原料，以N2和H2为原料制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述流程图中，B设备的名称是氧化炉，其中发生反应的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O．
（2）在上述工业生产中，N2与H2合成NH3的催化剂是铁砂网（或铁）．1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德•埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下（①-⑤）：

分别表示N2、H2、NH3．图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是N2、H2被吸附在催化剂表面、在催化剂表面N2、H2中化学键断裂．
（3）NH3和CO2在一定条件下可合成尿素，其反应为：2NH3（g）+CO2（g）?CO（ NH2）2（s）+H2O（g）
图⑥表示合成塔中氨碳比a与CO2转化率ω的关系．a为[n（NH3）：n（CO2）]，b为水碳比[n（H2O）：n（CO2）]．则：
①b应控制在C；
A.1.5.1.6         B.1～1.1        C.0.6～0.7
②a应控制在4.0的理由是a等于4.0，CO2转化率迅速提高到最大值；而a在4.0之后增大，CO2转化率无明显增大．
（4）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是利用余热，节约能源；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是可使NO循环利用，全部转化成HNO3．
（5）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：
碱液吸收法：NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O
NH3还原法：8NH3+6NO2 $\frac{\underline{催化剂}}{△}$ 7N2+12H2O（NO也有类似的反应）
以上两种方法中，符合绿色化学的是NH3还原法．
（6）某化肥厂用NH3制备NH4NO3．已知：由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的54.1%．
19．N2+3H2?2NH3反应达到平衡时的说法不正确的是（　　）
A．平衡体系中氮气、氢气、氨的物质的量保持不变
B．平衡体系中氮气、氢气、氨的浓度保持不变
C．单位时间内生成的氨和分解的氨物质的量相同
D．单位时间内消耗的氮气和氢气与生成的氨气物质的量相同
16．下列表示方法正确的是（　　）
①CH4分子的比例模型：              
②四氯化碳分子的电子式为：
③乙烯的结构简式 CH2CH2             
④丙烷分子的球棍模型
A．①④B．①②④C．①②③④D．②③
17．下面的排序不正确的是（　　）
A．沸点由高到低：HF＞HClB．熔点由高到低：K＞Li
C．硬度由大到小：金刚石＞晶体硅D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl

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