题目内容

9．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸，反应原理：
实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．

已知：苯甲酸分子量122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物都有固定熔点．
（1）操作Ⅰ为分液，操作Ⅱ为蒸馏．
（2）无色液体A是甲苯，定性检验A的试剂是酸性KMnO4溶液，现象是紫色溶液褪色．
（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确．请在答题卡上完成表中内容．
序号实验方案实验现象结论
①将白色固体B加入水中，加热溶解，
冷却、过滤		得到白色晶体和无色溶液
②取少量滤液于试管中，滴入适量的硝酸酸化的AgNO3溶液生成白色沉淀滤液含Cl-
③干燥白色晶体，加热使其熔化，测其熔点熔点为122.4℃白色晶体是苯甲酸
（4）纯度测定：称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10-3mol，产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为$\frac{2.4×10{\;}^{-3}mol×4×122g/mol}{1.22g}$×100%，计算结果为96%（保留二位有效数字）．

分析 （1）依据流程分析混合物分离的实验方法和操作步骤；
（2）依据分离试剂和过程可知，有机相中主要是为反应的甲苯，甲苯是苯的同系物，可以被高锰酸钾溶液氧化；
（3）结合反应化学方程式中生成的产物和流程中分离步骤分析，白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物；依据苯甲酸熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；先检验苯甲酸的检验再检验氯化钾的存在；
（4）苯甲酸和KOH溶液发生酸碱中和反应，根据苯甲酸和KOH之间的关系式计算苯甲酸的质量，从而计算苯甲酸的质量分数；

解答 解：（1）一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯；所以操作Ⅰ是分离出有机相甲苯，用分液方法得到；操作Ⅱ是蒸馏的方法控制甲苯沸点得到纯净的甲苯液体，
故答案为：分液；蒸馏；
（2）依据流程和推断可知，无色液体A为甲苯，检验试剂可以用酸性高锰酸钾溶液，甲苯被氧化为苯甲酸，高锰酸钾溶液紫色褪去，
故答案为：甲苯；酸性KMnO4溶液；紫色溶液褪色；
（3）通过测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，氯化钾可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子的存在；利用苯甲酸的溶解度特征在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；利用不同温度下的溶解度，分离混合物，得到晶体后通过测定熔点判断是否为苯甲酸；
故答案为：

序号实验方案实验现象
结论
①将白色固体B加入水中，加热，溶解，冷却、过滤得到白色晶体和无色溶液
②取少量滤液于试管中，滴入适量的硝酸酸化的AgNO3溶液生成白色沉淀滤液含有Cl-
③干燥白色晶体，加热使其熔化，测其熔点；熔点为122.4℃白色晶体是苯甲酸
（4）称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10-3mol，苯甲酸是一元弱酸和氢氧化钾1：1反应，所以物质的量相同，注意溶液体积变化计算样品中 苯甲酸的物质的量，计算质量分数；样品中苯甲酸质量分数=$\frac{2.4×10{\;}^{-3}mol×4×122g/mol}{1.22g}$×100%=96%；
故答案为：$\frac{2.4×10{\;}^{-3}mol×4×122g/mol}{1.22g}$×100%； 96%．

点评 本题考查了物质性质的实验分析判断，物质分离条件，试剂选择，操作步骤的理解应用，物质成分的实验设计方案、步骤、试剂，样品纯度的计算，题目难度中等．

练习册系列答案
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8．同学们学习了同位素、同素异形体、同系物、同分异构体，下面列出了几组物质，请用物质的组号填写下表．

①和                                                                        
②和 
③CH4和CH3CH2CH3     
④金刚石和石墨   
⑤H、D、T  ⑥16O、17O、18O
⑦乙醇（CH3CH2OH）和甲醚（CH3OCH3）   
⑧臭氧（O3）和氧气（O2）
⑨2，2-二甲基丙烷 和 新戊烷           
⑩CH3CH2OH 和 HOCH2CH3
类别同位素同素异形体同分异构体同系物同一种物质
组号
20．某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业生产BaS进行模拟实验．BaS是可溶盐，在工业生产中，它是制备其他钡盐的中间产物．
BaSO4（s）+4C（s） $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 4CO（g）+BaS（s）△H1=+571.2kJ•mol-1     ①
BaSO4（s）+2C（s） $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2CO2（g）+BaS（s）△H2=+226.2kJ•mol-1     ②
（1）钡餐是医学上广泛用于检查胃病的材料，请写出由重晶石制备高纯BaSO4的两步化学反应方程式
BaSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CO+BaS或BaSO4+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO2+BaS，BaS+H2SO4=BaSO4↓+H2S↑．
（2）反应C（s）+CO2（g） $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2CO（g）的△H3=+172.5kJ•mol-1．
（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量），为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温，
（4）在生产过程中会产生大量的CO2．常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H2CO3）=1.5×10-5 mol•L-1．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3?HCO3-+H+的平衡常数K1=4.2×10-7mol•L-1．（已知：10-5.60=2.5×10-6）
（5）常温下，0.1mol•L-1NaHCO3溶液呈碱性，则溶液中c（H2CO3）＞c（CO32-）（填“＞”、“=”或“＜”）．
17．化学学科中的平衡理论包括：化学平衡、电离平衡、溶解平衡等，且均符合勒夏特列原理．请回答下列问题：
I、在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：
时间（s）012345
n（NO）（mol）0.0200.0100.0080.0070.0070.007
（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$．已知：K300℃＞K350℃，则该反应是放热反应．
（2）如图1中表示NO2的变化的曲线是b．用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v（O2）=1.5×10-3mol•L-1•s-1．

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是BE．
A．v（NO2）=2v（O2）                     B．容器内压强保持不变
C．NO、O2、NO2的浓度之比为2：1：2      D．容器内密度保持不变
E．容器内气体的颜色不再变化
（4）缩小容器体积使压强增大，平衡向正反应方向移动（填“正”或“逆”），K值不变（填“增大”、“减小”或“不变”）
II、一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应A（g）+3B（g）?2C（g）△H＞0，起始时，c（A）=0.2mol/L，c（B）=0.6mol/L，c（C）=0.4mol/L．当平衡时，下列数据可能存在的是bc．
a．c（A）=0.4mol/L                         b．c（B）=1.0mol/L
c．c（A）=0.3mol/L且c（C）=0.2mol/L     d．c（C）=1.0mol/L
III、常温下，取pH=2的盐酸和醋酸溶液各100mL，向其中分别加入适量的Zn粒，反应过程中两溶液的pH变化如图2所示，则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是b（填“a”或“b”）．设盐酸中加入的Zn质量为m1，醋酸溶液中加入的Zn质量为m2，则m1＜m2（选填“＜”、“=”、“＞”）．
4．在一定温度下，将2molA和2molB两种气体相混合后于容积为2L的某密闭容器中，发生如下反应3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），2min末反应达到平衡状态，生成了0.8molD，并测得C的浓度为0.4mol/L，请填写下列空白：
（1）x值等于2；
（2）A的转化率为60%；平衡时C的体积分数为20%；
（3）该反应的化学平衡常数为0.5．若温度升高，K变大，则该反应为吸热反应．（填“吸热”或“放热”）；
（4）如果增大反应体系的压强，则平衡体系中C的质量分数不变；（填“增大”或“减小”或“不变”）
（5）若温度不变，平衡时向该容器中再充入1molA和1molD两种气体，则平衡向正反应方向移动．（填“正”或“逆”）
14．（1）确定下列物质或微粒中加点元素的化合价并写在其下方的横线上
  Na$\underset{H}{•}$      $\underset{N}{•}$H3 $\underset{Fe}{•}$3+      $\underset{Mn}{•}$O4-     $\underset{Cr}{•}$2O72-H2$\underset{S}{•}$O4
-1、-3、+3、+7、+6、+6
（2）若元素的原子核内有几个质子我们就把它叫几号元素，现写按顺序写出1～20号元素的元素符号．H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar、K、Ca．
（3）用元素符号按由强到弱写出金属活动顺序表K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au．
（4）在K2S、BaCO3、Mg（OH）2、Fe（NO3）3、ZnSO4等物质中，不溶于水的有BaCO3、Mg（OH）2．
1．铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．
（1）高铁酸钠（Na2FeO4）是水处理过程中的一种新型净水剂，工业上利用NaClO 和NaOH的混合溶液将2Fe（OH）3氧化性制备高铁酸钠，反应的化学方程式为2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3NaCl+5H2O；高铁酸钠能用作新型净水剂的原理是本身具有强氧化性可杀菌消毒，在反应中被还原成三价铁离子水解生成氢氧化铁胶体净水；
（2）氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆．以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe2O3）的过程如下：
①酸溶过程中发生反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O，
Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，MgO+H2SO4═MgSO4+H2O；“滤渣A”主要成份的化学式为SiO2．
②还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，而本身被氧化为H2SO4，请写出该反应的离子方程式FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+；
③氧化过程中，O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe（OH）3↓．
④为了确保铁红的质量和纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2～3.8，
沉淀物Fe（OH）3Al（OH）3Fe（OH）2Mg（OH）2
开始沉淀pH2.73.87.69.4
完全沉淀pH3.25.29.712.4
如果pH过大，可能引起的后果是Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的铁红不纯．
18．配制NH4Cl溶液时，为了使NH4+浓度与Cl-的浓度比达到1：1，可加入（　　）
A．适量的HClB．适量的NaClC．适量的氨水D．适量的NaOH
19．下列说法中不正确的是（　　）
A．在标准状况下，氯气的密度约为3.17g/L
B．密闭容器中的氯水放置数天后，pH变小且几乎失去漂白性
C．液氯具有漂白性，干燥的氯气和液氯均能使干燥的有色布条褪色
D．在通常情况下，氯气可以和某些金属直接化合

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