题目内容

4.某兴趣小组利用废旧聚乳酸材料制备乳酸铝,方案如图1:

己知:①反应原理:$→_{②HCl}^{①NaOH}$CH3CH(OH)COOH$\stackrel{Al}{→}$Al[CH3CH(OH)COO]3
乳酸常温下为易溶于水、乙醇等溶剂的液体;乳酸铝为白色或黄色粉末状固体,溶于水,不溶于乙醇等有机溶剂.
请回答:
(1)聚乳酸与NaOH加热回流合适的装置是图2甲中的甲,图2乙仪器a的名称冷凝管.
(2)其他条件不变调整乳酸溶液质量分数,以及其他条件不变调整乳酸和铝的物质的最之比,得出如下实验数据.根据实验1-3,最合适的?(乳酸)为0.20.根据实验4-6,n(乳酸):n(铝)最合适的选择为3.025,不考虑实验原料价格,最可能的理由是:超过3.025后产率变化不大,而乳酸过量较多反而使得产物杂质较多.
编号时间/hn(乳酸):n(铝)?(乳酸)产率(%)编号时间/hn(乳酸):n(铝)?(乳酸)产率(%)
183.0250.1064.04102.9350.2078.4
283.0250.2072.05103.0250.2090.2
383.0250.3068.56103.5050.2091.3
(3)抽滤I需对反应容器进行洗涤,并将洗涤液也抽滤.抽虑Ⅱ需对粗产品进行洗涤.所用洗涤剂最合适的分别是C.
A.抽滤I洗涤剂用热水,抽虑Ⅱ洗涤剂用冷水;
B.抽滤I洗涤剂用滤液,抽虑Ⅱ洗涤剂用滤液;
C.抽滤I洗涤剂先用滤液再用无水乙醇,抽虑Ⅱ洗涤剂用无水乙醇;
D.抽滤I洗涤剂先用无水乙醇再用滤液,抽虑Ⅱ洗涤剂先用无水乙醇再用滤液.
(4)乳酸铝纯度测定方法如下:取ag乳酸铝(相对分子质量294)样品溶解,加入缓冲溶液调节pH值,加入bmLcmol•L-1的EDTA溶液.然后加入指示剂,用d mol•L-1的标准锌溶液滴定过量的EDTA溶液.Al3+和Zn2+与EDTA均1:1反应.实验消耗标准锌溶液 emL,则乳酸铝纯度为$\frac{29.4(bc-de)}{a}%$.

分析 废旧聚乳酸材料溶于乙醇与氢氧化钠反应,生成乳酸钠,再与盐酸反应生成乳酸,与铝粉在一定条件下饭生成乳酸铝,
(1)乙醇易挥发,选择甲,根据仪器构造可知;
(2)实验1-3,?(乳酸)为0.20时,产率最高,根据实验4-6,n(乳酸):n(铝)过3.025后产率变化不大,而乳酸过量较多反而使得产物杂质较多;
(3)抽滤Ⅰ目的为提纯乳酸,抽滤Ⅱ目的为分离乳酸铝晶体与溶液,根据物质性质分析;
(4)Al3+和Zn2+与EDTA均1:1反应,过量的EDTA溶液为de×10-3mol,则乳酸铝反应的EDTA溶液为bc×10-3mol-de×10-3mol,由此计算.

解答 解:(1)乙醇易挥发,选择甲,有益于聚乳酸材料与氢氧化钠充分反应;根据仪器构造可知图2乙仪器a为冷凝管,
故答案为:甲;冷凝管;
(2)由表可知,实验1-3,?(乳酸)为0.20时,产率最高,根据实验4-6,n(乳酸):n(铝)过3.025后产率变化不大,而乳酸过量较多反而使得产物杂质较多;
故答案为:0.20;超过3.025后产率变化不大,而乳酸过量较多反而使得产物杂质较多;
(3)已知:乳酸常温下为易溶于乙醇的液体、乳酸铝为溶于水,不溶于乙醇的固体,抽滤Ⅰ目的为提纯乳酸,抽滤Ⅱ目的为分离乳酸铝晶体与溶液,故抽滤I洗涤剂先用滤液再用无水乙醇,抽虑Ⅱ洗涤剂用无水乙醇;
故答案为:C;
(4)Al3+和Zn2+与EDTA均1:1反应,则过量的EDTA溶液为de×10-3mol,乳酸铝反应的EDTA溶液为bc×10-3mol-de×10-3mol,根据乳酸铝~EDTA,则乳酸铝为bc×10-3mol-de×10-3mol,则乳酸铝纯度为$\frac{(bc-de)×1{0}^{-3}×294}{a}×100%$=$\frac{29.4(bc-de)}{a}%$;
故答案为:$\frac{29.4(bc-de)}{a}%$.

点评 本题考查了物质的制备,涉及对工艺流程的理解、对条件的控制选择与理解、物质纯度计算等,理解工艺流程原理是解题的关键,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力,题目难度中等.

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