21.(2010江苏卷)(12分)本题包括A、B两小题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题,并在相应的答题区域内作答。若两题都做,则按A题评分。
B.对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体,它常以浓硝酸为硝化剂,浓硫酸为催化剂,通过甲苯的硝化反应制备。
![]()
一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是:以发烟硝酸为硝化剂,固体NaHSO4为催化剂(可循环使用),在
溶液中,加入乙酸酐(有脱水作用),45℃反应1h 。反应结束后,过滤,滤液分别用5% NaHCO3,溶液、水洗至中性,再经分离提纯得到对硝基甲苯。
(l)上述实验中过滤的目的是 。
(2) 滤液在分液漏斗中洗涤静置后,有机层处于 层(填“上”或'下”);放液时,若发现液体流不下来,其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外,还有 。
(3) 下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。
|
催化剂 |
n(催化剂) |
硝化产物中各种异构体质量分数(%) |
总产率(%) |
||
|
n(甲苯) |
对硝基甲苯 |
邻硝基甲苯 |
间硝基甲苯 |
||
|
浓H2SO4 |
1.0 |
35.6 |
60.2 |
4.2 |
98.0 |
|
1.2 |
36.5 |
59.5 |
4.0 |
99.8 |
|
|
NaHSO4 |
0.15 |
44.6 |
55.1 |
0.3 |
98.9 |
|
0.25 |
46.3 |
52.8 |
0.9 |
99.9 |
|
|
0.32 |
47.9 |
51.8 |
0.3 |
99.9 |
|
|
0.36 |
45.2 |
54.2 |
0.6 |
99.9 |
①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时,催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为 。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知,甲苯硝化反应的特点是 。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比,NaHSO4催化甲苯硝化的优点有_ 、 。
[答案]
(1)回收NaHSO4
(2)下 分液漏斗上口塞子未打开
(3)①0.32
②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯
③在硝化产物中对硝基甲苯比例提高 催化剂用量少且能循环使用
[解析]本题主要考察的是物质的性质和制备,同时考查了数据的处理与分析能力,能够迅速在表中提取到有用信息,利用信息解决有关问题。
(1)NaHSO4在该反应中作为催化剂,因此反应后过滤的目的是为了回收NaHSO4
(2)该反应是以CCl4 作为有机溶剂,CCl4的密度比水大。故有机层在下层;分液漏斗里的液体放不下来,出了分液漏斗堵塞,还有可能是分液漏斗上口活塞未打开
(3)①从题给数据分析,当催化剂与甲苯的比例为0.32时,总产率最高且对硝基甲苯的含量最高 ②从题给数据可以看出,无论以何种比例反应,产物中的主要成分主要是对硝基甲苯和邻硝基甲苯; ③用NaHSO4 做催化剂的优点是在硝化物中对消极甲苯的比例提高、同时催化剂能循环使用。
(2010四川理综卷)27.(16分)
碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。
碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶
于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质
碘。以碘为原料,通过电解制备碘酸钾的实验装置如右图所示。
请回答下列问题:
(1)碘是 (填颜色)固体物质,实验室常用
方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
(2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:
3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却。
电解时,阳极上发生反应的电极反应式为 ;阴极上观察到的实验现象是 。
(3)电解过程中,为确定电解是否完成,需检验电解液中是否有I-。请设计一个检验电解液中是否有I-的实验方案,并按要求填写下表。
要求:所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用品自选。
试剂:淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
|
实验方法 |
实验现象及结论 |
|
|
|
(4)电解完毕,从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下:
![]()
步骤②的操作名称是 ,步骤⑤的操作名称是 。步骤④洗涤晶体的目的是
。
答案:(1)紫黑色 升华
(2)![]()
有气泡产生
(3)
|
实验方法 |
实验现象及结论 |
|
取少量阳极区电解液于试管中,加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液,观察是否变蓝。 |
如果不变蓝,说明无 变蓝,说明有 |
(4)冷却结晶 干燥 洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质
解析:(1)考查物质的物理性质,较容易。(2)阳极发生氧化反应失电子
。阴极区加入氢氧化钾溶液,电解氢氧化钾实质是电解水。(3)考查I-的检验此题借助与碘单质遇淀粉变蓝色这一特性,要设法将碘离子转化为碘单质。(4)考查实验的基本操作。要求考生对整个流程分析透彻。
33.(2010广东理综卷)(16分)
某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时,利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。
(1)请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式:SO2+2NaOH = ________________.
(2)反应Cl2+Na2SO3+2 NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为________________.
(3)吸收尾气一段时间后,吸收液(强碱性)中肯定存在Cl
、OH
和SO
.请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气的CO2的影响).
① 提出合理假设 .
假设1:只存在SO32-;假设2:既不存在SO32-也不存在ClO
;假设3:_____________.
② 设计实验方案,进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:3moL
L-1H2SO4、1moL
L-1NaOH、0.01mol
L-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液.
|
实验步骤 |
预期现象和结论 |
|
步骤1:取少量吸收液于试管中,滴加3 moL |
|
|
步骤2: |
|
|
步骤3: |
|
解析:(1) NaOH过量,故生成的是正盐:SO2+2NaOH =Na2SO3+H2O。
(2)S元素的价态从+4→+6,失去电子做表现还原性,故还原剂为Na2SO3。
(3)①很明显,假设3两种离子都存在。
②加入硫酸的试管,若存在SO32-、ClO-,分别生成了H2SO3和HClO;在A试管中滴加紫色石蕊试液,若先变红后退色,证明有ClO-,否则无;在B试管中滴加0.01mol
L-1KMnO4溶液,若紫红色退去,证明有SO32-,否则无。
答案:
(1) Na2SO3+H2O
(2) Na2SO3
(3) ①SO32-、ClO-都存在
②
|
实验步骤 |
预期现象和结论 |
|
步骤1:取少量吸收液于试管中,滴加3 moL |
|
|
步骤2:在A试管中滴加紫色石蕊试液 |
若先变红后退色,证明有ClO-,否则无 |
|
步骤3:在B试管中滴加0.01mol |
若紫红色退去,证明有SO32-,否则无 |