主观题突破五
1.(13分)(2024·四川宜宾一模)碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分,可用作补血剂。实验室制备FeCO3的装置如下图所示。
已知:FeCO3为白色难溶于水的固体,在潮湿的空气中易被氧化为Fe(OH)3。回答下列问题:
(1)仪器a的名称为 。
(2)实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,其目的是 ;
一段时间后 (填具体操作),使FeSO4溶液进入仪器c中。
(3)仪器d中的试剂为H2O,其作用是 。
(4)实验结束,将仪器c中的混合物过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3粗品。
①确认沉淀是否洗涤干净的操作及现象是 。
②若粗品未及时进行干燥处理,在空气中将部分变为红褐色,发生反应的化学方程式是 。
(5)由于碳酸钠溶液碱性较强,制备过程中会产生杂质 (填化学式)。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更纯净的FeCO3,制备过程中产生无色气体,该反应的离子方程式是 。
2.(15分)(2024·安徽滁州一模)某校化学兴趣小组研究学校附近的空气质量,遇到了下列问题,请你帮助他们。
(1)甲组同学设计了如图所示的实验装置,对悬浮颗粒物、空气中SO2含量进行测定。A装置的名称为 。
注:气体流速管是用来测量单位时间内通过气体体积的装置
①用上述装置定量测定空气中的SO2和可吸入颗粒的含量,除测定气体流速(单位:cm3·min-1)和反应所需时间外还需要的数据是 。
②已知:碘单质微溶于水,KI可以增大碘在水中的溶解度。请你协助甲组同学完成100 mL 5×10-4 mol·L-1碘溶液的配制:
a.将容量瓶置于水平台面上,加入蒸馏水至距容量瓶刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管逐滴滴加,直至液体凹液面与刻度线相平。
b.用电子天平准确称取1.27 g碘单质加入烧杯中,同时加入少量碘化钾固体,加水溶解后转入容量瓶中。
c.从上一步所得溶液中取出10.00 mL溶液倒入烧杯中,加水稀释至100 mL。
d.用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液转入1 000 mL容量瓶中。
合理的步骤顺序是 。
(2)乙组同学拟用如图简易装置测定空气中的SO2含量:
①检查该装置的气密性时,先在试管中装入适量的水(保证玻璃管的下端浸没在水中)。然后 (填写操作方法及实验现象),则证明该装置的气密性良好。
②测定指定地点空气中的SO2含量时,准确移取1.00 mL 5×10-4 mol·L-1碘溶液,注入如图所示试管中。用适量的蒸馏水稀释后,再加2~3滴淀粉溶液,配制成溶液B。甲、乙两组同学分别使用如图所示相同的实验装置和溶液B,在同一地点、同时推拉注射器的活塞,反复抽气,直到溶液的蓝色全部褪尽为止停止抽气,记录抽气次数如下(假设每次抽气500 mL)。
分组 甲组 乙组
抽气次数 110 145
实验时长/min 6.5 4
我国环境空气质量标准对空气质量测定中SO2的最高浓度限值如下表:
最高浓度限值/(mg·m-3)
一级标准 二级标准 三级标准
0.15 0.50 0.70
经老师和同学们分析,甲组测定结果更为准确,则该地点的空气中SO2的含量为 mg·m-3(保留2位有效数字),属于 (填汉字)级标准。请你分析乙组实验结果产生较大偏差的原因是(两个小组所用装置和药品均无问题) 。
3.(14分)(2024·全国甲卷)CO(NH2)2·H2O2(俗称过氧化脲)是一种消毒剂,实验室中可用尿素与过氧化氢制取,反应方程式如下:CO(NH2)2+H2O2CO(NH2)2·H2O2。
(一)过氧化脲的合成
烧杯中分别加入25 mL 30% H2O2(ρ=1.11 g·cm-3)、40 mL蒸馏水和12.0 g尿素,搅拌溶解。30 ℃下反应40 min,冷却结晶、过滤、干燥,得白色针状晶体9.4 g。
(二)过氧化脲性质检测
Ⅰ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,滴加KMnO4溶液,紫红色消失。
Ⅱ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,加入KI溶液和四氯化碳,振荡,静置。
(三)产品纯度测定
溶液配制:称取一定量产品,用蒸馏水溶解后配制成100 mL溶液。
滴定分析:量取25.00 mL过氧化脲溶液至锥形瓶中,加入一定量稀硫酸,用准确浓度的KMnO4溶液滴定至微红色,记录滴定体积,计算纯度。
回答下列问题:
(1)过滤中使用到的玻璃仪器有 (写出两种即可)。
(2)过氧化脲的产率为 。
(3)性质检测Ⅱ中的现象为 。性质检测Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是 。
(4)下图为“溶液配制”的部分过程,操作a应重复3次,目的是 ,定容后还需要的操作为 。
(5)“滴定分析”步骤中,下列操作错误的是 (填字母)。
A.KMnO4溶液置于酸式滴定管中
B.用量筒量取25.00 mL过氧化脲溶液
C.滴定接近终点时,用洗瓶冲洗锥形瓶内壁
D.锥形瓶内溶液变色后,立即记录滴定管液面刻度
(6)以下操作导致过氧化脲纯度测定结果偏低的是 (填字母)。
A.容量瓶中液面超过刻度线
B.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗
C.摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外
D.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
4.(14分)(2024·黑吉辽卷)某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化,设计实验方案如下:
Ⅰ.向50 mL烧瓶中分别加入5.7 mL乙酸(100 mmol)、8.8 mL乙醇(150 mmol)、1.4 g NaHSO4固体及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中装入变色硅胶。
Ⅱ.加热回流50 min后,反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。
Ⅲ.冷却后,向烧瓶中缓慢加入饱和Na2CO3溶液至无CO2逸出,分离出有机相。
Ⅳ.洗涤有机相后,加入无水MgSO4,过滤。
Ⅴ.蒸馏滤液,收集73~78 ℃馏分,得无色液体6.60 g,色谱检测纯度为98.0%。
回答下列问题:
(1)NaHSO4在反应中起 作用,用其代替浓硫酸的优点是 (答出一条即可)。
(2)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可 。
(3)使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是 (填字母)。
A.无需分离
B.增大该反应平衡常数
C.起到沸石作用,防止暴沸
D.不影响甲基紫指示反应进程
(4)下列仪器中,分离有机相和洗涤有机相时均需使用的是 (填名称)。
(5)该实验乙酸乙酯的产率为 (精确至0.1%)。
(6)若改用C2OH作为反应物进行反应,质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为 (精确至1)。
5.(13分)(2024·山东青岛一模)三氯化硼可用于有机反应催化剂、电子工业等。其熔点为-107 ℃,沸点为12.5 ℃,易水解。模拟工业以B2O3、木炭和氯气为原料制备三氯化硼的装置如图所示(夹持装置略)。
实验步骤:
(ⅰ)连接仪器,检验装置的气密性,盛装药品;打开K1,通一段时间N2;
(ⅱ)关闭K1,加入适量浓盐酸,接通冷凝装置,加热管式炉;
(ⅲ)待反应结束,停止加热,打开K1,再通一段时间N2。
回答下列问题:
(1)仪器甲的名称为 ,试剂X为 ,F处碱石灰的作用是 。
(2)装置D的产物中含有极性的二元化合物分子,则该反应的化学方程式为 ;
判断该反应结束的实验现象是 。
(3)反应结束后通入N2的目的是 ;
图示装置存在的缺陷是 。
(4)已知AgSCN是一种白色沉淀且Ksp(AgSCN)
②取10.00 mL该溶液于锥形瓶中,加入V1 mL c1 mol·L-1 AgNO3溶液,加入适量硝基苯,用力摇动,将沉淀表面完全覆盖。
③以NH4Fe(SO4)2溶液为指示剂,用c2 mol·L-1 KSCN标准溶液滴定过量AgNO3溶液,消耗标准溶液V2 mL。
判断滴定终点的现象是 ;
实验所得产品的产率是 ,若未加硝基苯,则测定结果将 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
6.(13分)(2024·福建泉州一模)某研究小组利用下图所示装置模拟高炉煤气(主要成分为CO、N2、H2、H2S和少量COS)和金属冶炼厂尾气(含SO2)联合制备Na2S2O3·5H2O。回答下列问题:
Ⅰ.模拟Na2S2O3的制备
步骤一:打开K3,关闭K1、K2,通入高炉煤气。
发生的反应有:丁中COS+H2CO+H2S;乙中H2S+Na2CO3NaHCO3+NaHS。
(1)丙装置的主要作用为 。
(2)当润湿的(CH3COO)2Pb试纸 (填现象),关闭K3,停止通入高炉煤气。
(3)导管b接盛有醋酸亚铜氨溶液的洗气瓶用于吸收CO气体,反应的方程式为CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)CH3COOCu(NH3)2·CO(aq) ΔH<0。
①过量H2S会导致吸收CO的能力下降的原因是 。
②将吸收液通过 (写一种)的方法实现吸收液的再生,同时释放CO,达到资源化利用。
步骤二:打开K1、K2,通入SO2气体。
(4)试剂a为 。
(5)装置乙中生成Na2S2O3的化学方程式为 。
Ⅱ.Na2S2O3·5H2O纯度的测定
将装置乙中溶液过滤,滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥获得粗产品。取12.40 g粗产品加入足量稀硫酸,得到1.28 g沉淀,反应原理为S2+2H+S↓+SO2↑+H2O。
(6)检验粗产品中是否含有S的方法为 。
(7)粗产品中Na2S2O3·5H2O的质量分数为 (保留三位有效数字)。
(8)粗产品中含有NaHS,会导致上述实验测得的Na2S2O3·5H2O质量分数 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
7.(13分)(2024·四川巴中一模)糠酸和糠醇均为重要的化工中间体,工业上可利用糠醛发生歧化反应制取这两种物质(该反应为强放热反应),反应原理如下:
已知:①糠酸在热水中溶解度较大,微溶于冷水
②相关物质的熔点、沸点
物质 糠酸 糠醛 糠醇 乙醚
熔点/℃ 133 -38.7 -29 -116.2
沸点/℃ 231 161.7 171 -34.6
实验步骤:
Ⅰ.向三颈烧瓶中加入8.2 mL密度为1.16 g·cm-3新蒸馏的糠醛,通过仪器B向三颈烧瓶中缓慢滴加8 mL 36%的NaOH溶液。
Ⅱ.通冷凝水,开启搅拌器,打开B的活塞,缓慢滴入8 mL NaOH溶液,保持反应温度8~12 ℃,回流20 min,得到粗产品。
Ⅲ.将粗产品倒入盛有10 mL水的烧杯中,然后将液体转移至分液漏斗中,用乙醚萃取3次,分液得到水层和醚层。
Ⅳ.向醚层中加入无水碳酸钾干燥,过滤除掉碳酸钾后,分离乙醚和糠醇。
Ⅴ.向水层中分批滴加25%的盐酸,调至溶液的pH=3,冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤、干燥,得到糠酸粗品。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为 。b管的作用是 。
(2)该反应必须严格控制反应温度为8~12 ℃,实验中采用了哪些保障措施 、
。
(3)步骤Ⅳ中分离乙醚和糠醇的实验操作为 。
(4)步骤Ⅴ中洗涤粗糠酸用冷水的原因是 。
(5)测定糠酸样品的纯度。准确称取1.120 g样品,配制成250 mL溶液,用移液管移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,加入几滴酚酞作指示剂,用0.080 0 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定,平行测定3次,平均消耗标准溶液12.40 mL。
①滴定管需要用标准溶液润洗,润洗滴定管的具体操作为 。
②产品的质量分数为 (保留4位有效数字)。
③该中和滴定实验中,若其他实验操作均正确,则下列实验操作造成测得的糠酸的纯度比实际偏高的是 (填字母)。
A.蒸馏水洗净后,未用NaOH标准溶液润洗碱式滴定管
B.锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后,又用配制好的糠酸样品溶液润洗
C.在达到滴定终点时碱式滴定管出现了气泡
主观题突破五
1.(13分)(2024·四川宜宾一模)碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分,可用作补血剂。实验室制备FeCO3的装置如下图所示。
已知:FeCO3为白色难溶于水的固体,在潮湿的空气中易被氧化为Fe(OH)3。回答下列问题:
(1)仪器a的名称为 。
(2)实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,其目的是 ;
一段时间后 (填具体操作),使FeSO4溶液进入仪器c中。
(3)仪器d中的试剂为H2O,其作用是 。
(4)实验结束,将仪器c中的混合物过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3粗品。
①确认沉淀是否洗涤干净的操作及现象是 。
②若粗品未及时进行干燥处理,在空气中将部分变为红褐色,发生反应的化学方程式是 。
(5)由于碳酸钠溶液碱性较强,制备过程中会产生杂质 (填化学式)。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更纯净的FeCO3,制备过程中产生无色气体,该反应的离子方程式是 。
答案:(1)恒压滴液漏斗
(2)将稀硫酸滴入烧瓶与铁屑反应,利用生成的H2排出装置内原有空气 关闭K1、K3,打开K2
(3)液封,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3
(4)①取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加稀盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则沉淀已洗净
②4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2
(5)Fe(OH)2 2HC+Fe2+FeCO3↓+CO2↑+H2O
解析:实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,利用生成的H2排出装置内原有空气;一段时间后关闭K1、K3,打开K2,利用b中产生的氢气把FeSO4溶液压入仪器c中与碳酸钠反应生成FeCO3,d中盛放水,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3。
(1)根据装置图,仪器a的名称为恒压滴液漏斗。
(2)Fe2+易被氧气氧化,实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,其目的是将稀硫酸滴入烧瓶与铁屑反应,利用生成的H2排出装置内原有空气,防止Fe2+被氧化;一段时间后关闭K1、K3,打开K2,b中产生的氢气把FeSO4溶液压入仪器c中。(3)FeCO3在潮湿的空气中易被氧化为Fe(OH)3,仪器d中的试剂为H2O,其作用是液封,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3。(4)实验结束,将仪器c中的混合物过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3粗品。①FeCO3中可能含有的杂质为硫酸钠,若最后一次洗涤液中不含硫酸根离子,说明沉淀洗涤干净。②FeCO3在潮湿的空气中易被氧气氧化为红褐色Fe(OH)3,发生反应的化学方程式是4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2。(5)Fe2+与OH-反应生成难溶于水的Fe(OH)2,由于碳酸钠溶液碱性较强,制备过程中会产生杂质Fe(OH)2。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更纯净的FeCO3,制备过程中产生无色气体二氧化碳,该反应的离子方程式是2HC+Fe2+FeCO3↓+CO2↑+H2O。
2.(15分)(2024·安徽滁州一模)某校化学兴趣小组研究学校附近的空气质量,遇到了下列问题,请你帮助他们。
(1)甲组同学设计了如图所示的实验装置,对悬浮颗粒物、空气中SO2含量进行测定。A装置的名称为 。
注:气体流速管是用来测量单位时间内通过气体体积的装置
①用上述装置定量测定空气中的SO2和可吸入颗粒的含量,除测定气体流速(单位:cm3·min-1)和反应所需时间外还需要的数据是 。
②已知:碘单质微溶于水,KI可以增大碘在水中的溶解度。请你协助甲组同学完成100 mL 5×10-4 mol·L-1碘溶液的配制:
a.将容量瓶置于水平台面上,加入蒸馏水至距容量瓶刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管逐滴滴加,直至液体凹液面与刻度线相平。
b.用电子天平准确称取1.27 g碘单质加入烧杯中,同时加入少量碘化钾固体,加水溶解后转入容量瓶中。
c.从上一步所得溶液中取出10.00 mL溶液倒入烧杯中,加水稀释至100 mL。
d.用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液转入1 000 mL容量瓶中。
合理的步骤顺序是 。
(2)乙组同学拟用如图简易装置测定空气中的SO2含量:
①检查该装置的气密性时,先在试管中装入适量的水(保证玻璃管的下端浸没在水中)。然后 (填写操作方法及实验现象),则证明该装置的气密性良好。
②测定指定地点空气中的SO2含量时,准确移取1.00 mL 5×10-4 mol·L-1碘溶液,注入如图所示试管中。用适量的蒸馏水稀释后,再加2~3滴淀粉溶液,配制成溶液B。甲、乙两组同学分别使用如图所示相同的实验装置和溶液B,在同一地点、同时推拉注射器的活塞,反复抽气,直到溶液的蓝色全部褪尽为止停止抽气,记录抽气次数如下(假设每次抽气500 mL)。
分组 甲组 乙组
抽气次数 110 145
实验时长/min 6.5 4
我国环境空气质量标准对空气质量测定中SO2的最高浓度限值如下表:
最高浓度限值/(mg·m-3)
一级标准 二级标准 三级标准
0.15 0.50 0.70
经老师和同学们分析,甲组测定结果更为准确,则该地点的空气中SO2的含量为 mg·m-3(保留2位有效数字),属于 (填汉字)级标准。请你分析乙组实验结果产生较大偏差的原因是(两个小组所用装置和药品均无问题) 。
答案:(1)洗气瓶 ①悬浮颗粒吸附器吸收前、吸收后的质量 ②b→d→a→c
(2)①向外轻轻拉动注射器的活塞,浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出 ②0.58 三 抽气速度过快,二氧化硫没有充分被吸收
解析:(1)观察实验装置可知A装置的名称为洗气瓶;除测定气体流速(单位:cm3·min-1),测定溶液蓝色恰好褪去所需的时间外,还要测量可吸入颗粒的含量,可用悬浮颗粒吸附器来吸收,颗粒吸附器前后质量之差即为悬浮颗粒的质量。碘单质微溶于水,KI可以增大碘在水中的溶解度。要配制100 mL 5×10-4 mol·L-1碘溶液,第一步:用电子天平准确称取1.27 g碘单质(物质的量为=0.005 mol)加入烧杯中,同时加入少量碘化钾固体,加适量水搅拌使之完全溶解;接着进行转移、洗涤、定容、摇匀,最后从所得1 000 mL溶液中取出10.00 mL溶液倒入烧杯中,加水稀释至100 mL。(2)①根据装置图,检查该装置的气密性时,先在试管中装入适量的水(保证玻璃管的下端浸没在水中)。然后向外轻轻拉动注射器的活塞时,将会看到浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出,则证明该装置的气密性良好;②根据表格数据,甲组抽气110次,通过的气体总体积为500 mL×110=55 000 mL=55 L,二氧化硫用碘溶液来吸收,反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O2HI+H2SO4,则含有的二氧化硫的物质的量为1.00×10-3 L×5×10-4 mol·L-1=5×10-7 mol,则该地点的空气中SO2的含量为≈5.8×10-4 g·m-3=0.58 mg·m-3,属于三级标准;乙组实验时抽气145次,产生较大偏差的原因可能是抽气速度过快,二氧化硫没有充分被吸收。
3.(14分)(2024·全国甲卷)CO(NH2)2·H2O2(俗称过氧化脲)是一种消毒剂,实验室中可用尿素与过氧化氢制取,反应方程式如下:CO(NH2)2+H2O2CO(NH2)2·H2O2。
(一)过氧化脲的合成
烧杯中分别加入25 mL 30% H2O2(ρ=1.11 g·cm-3)、40 mL蒸馏水和12.0 g尿素,搅拌溶解。30 ℃下反应40 min,冷却结晶、过滤、干燥,得白色针状晶体9.4 g。
(二)过氧化脲性质检测
Ⅰ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,滴加KMnO4溶液,紫红色消失。
Ⅱ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,加入KI溶液和四氯化碳,振荡,静置。
(三)产品纯度测定
溶液配制:称取一定量产品,用蒸馏水溶解后配制成100 mL溶液。
滴定分析:量取25.00 mL过氧化脲溶液至锥形瓶中,加入一定量稀硫酸,用准确浓度的KMnO4溶液滴定至微红色,记录滴定体积,计算纯度。
回答下列问题:
(1)过滤中使用到的玻璃仪器有 (写出两种即可)。
(2)过氧化脲的产率为 。
(3)性质检测Ⅱ中的现象为 。性质检测Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是 。
(4)下图为“溶液配制”的部分过程,操作a应重复3次,目的是 ,定容后还需要的操作为 。
(5)“滴定分析”步骤中,下列操作错误的是 (填字母)。
A.KMnO4溶液置于酸式滴定管中
B.用量筒量取25.00 mL过氧化脲溶液
C.滴定接近终点时,用洗瓶冲洗锥形瓶内壁
D.锥形瓶内溶液变色后,立即记录滴定管液面刻度
(6)以下操作导致过氧化脲纯度测定结果偏低的是 (填字母)。
A.容量瓶中液面超过刻度线
B.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗
C.摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外
D.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
答案:(1)烧杯、漏斗、玻璃棒(任选两种作答)
(2)50%
(3)液体分层,上层为无色,下层为紫红色 还原性、氧化性
(4)避免溶质损失 盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀
(5)BD (6)A
解析:(1)过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,可任选两种作答。
(2)实验中加入尿素的质量为12.0 g,物质的量为0.2 mol,过氧化氢的质量为25 mL×1.11 g·cm-3×30%=8.325 g,物质的量约为0.245 mol,过氧化氢过量,产率应按照尿素的质量计算,理论上可得到过氧化脲0.2 mol,质量为0.2 mol×94 g·mol-1=18.8 g,实验中实际得到过氧化脲为9.4 g,故过氧化脲的产率为×100%=50%。
(3)在过氧化脲的性质检测中,检测Ⅰ用稀硫酸酸化,加入高锰酸钾溶液,紫红色消失,说明过氧化脲被酸性高锰酸钾溶液氧化,体现了过氧化脲的还原性;检测Ⅱ用稀硫酸酸化,加入KI溶液和四氯化碳,过氧化脲会将KI氧化为I2单质,体现了过氧化脲的氧化性,生成的I2在四氯化碳中溶解度大,会溶于四氯化碳中,且四氯化碳密度大于水的,振荡,静置后出现的现象为液体分层,上层为无色,下层为紫红色。
(4)操作a为洗涤烧杯和玻璃棒,并将洗涤液转移到容量瓶中,目的是避免溶质损失;定容后应盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀。
(5)KMnO4溶液具有强氧化性,应置于酸式滴定管中,A项正确;量筒的精确度不能达到0.01 mL,量取25.00 mL的溶液应选用滴定管或移液管,B项错误;滴定过程中,待测液有可能会溅到锥形瓶内壁,滴定接近终点时,为了使结果更精确,可用洗瓶冲洗锥形瓶内壁,C项正确;锥形瓶内溶液变色后,且半分钟内溶液不再恢复原来的颜色,才能说明反应达到滴定终点,记录滴定管液面刻度,D项错误。
(6)在配制过氧化脲溶液时,容量瓶中液面超过刻度线,使溶液体积偏大,配制溶液的浓度偏低,则滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏低,导致测定结果偏低,A项符合题意;滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗,导致KMnO4溶液浓度偏低,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,B项不符合题意;摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,C项不符合题意;滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,D项不符合题意。
4.(14分)(2024·黑吉辽卷)某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化,设计实验方案如下:
Ⅰ.向50 mL烧瓶中分别加入5.7 mL乙酸(100 mmol)、8.8 mL乙醇(150 mmol)、1.4 g NaHSO4固体及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中装入变色硅胶。
Ⅱ.加热回流50 min后,反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。
Ⅲ.冷却后,向烧瓶中缓慢加入饱和Na2CO3溶液至无CO2逸出,分离出有机相。
Ⅳ.洗涤有机相后,加入无水MgSO4,过滤。
Ⅴ.蒸馏滤液,收集73~78 ℃馏分,得无色液体6.60 g,色谱检测纯度为98.0%。
回答下列问题:
(1)NaHSO4在反应中起 作用,用其代替浓硫酸的优点是 (答出一条即可)。
(2)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可 。
(3)使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是 (填字母)。
A.无需分离
B.增大该反应平衡常数
C.起到沸石作用,防止暴沸
D.不影响甲基紫指示反应进程
(4)下列仪器中,分离有机相和洗涤有机相时均需使用的是 (填名称)。
(5)该实验乙酸乙酯的产率为 (精确至0.1%)。
(6)若改用C2OH作为反应物进行反应,质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为 (精确至1)。
答案:(1)催化剂 浓硫酸具有脱水性,使原料炭化,NaHSO4无脱水性,使产品产率更高(或其他合理答案:)
(2)吸收生成的H2O,使平衡正向移动,提高乙酸乙酯的产率
(3)AD (4)分液漏斗 (5)73.5% (6)90
解析:乙酸乙酯的制备原理为
其中浓硫酸的作用为催化剂和吸水剂,既能催化反应,加快反应速率,又能吸收反应生成的水,使平衡正向移动,增大产率。本题所给实验中用NaHSO4代替浓硫酸起催化作用,用能吸水的变色硅胶吸水,使平衡正向移动,冷却后用Na2CO3溶液将剩余的酸性物质反应掉,用无水MgSO4干燥产品,最后蒸馏收集73~78 ℃馏分获得产品乙酸乙酯。
(1)用NaHSO4代替浓硫酸起催化作用,因为浓硫酸有脱水性,能够将反应原料炭化,而NaHSO4无脱水性,可提高产品产率。同时还有减少有毒气体(SO2)的产生等其他优点。
(2)变色硅胶有吸水性,可吸收反应生成的水,使酯化反应平衡右移,提高产率。
(3)不向溶液中直接加入变色硅胶的优点是后续过程中不用再分离出去,且与甲基紫指示剂分开,不会影响其指示过程。平衡常数只与温度有关。故选A、D。
(4)分离有机相和洗涤有机相均需用分液漏斗进行分液。容量瓶在配制一定物质的量浓度的溶液时使用,普通漏斗在过滤时使用,洗气瓶在除气体中的杂质时使用。
(5)产率=×100%。原料中乙酸和乙醇按1∶1反应,显然乙酸比乙醇的量少,利用乙酸的物质的量计算产率:×100%=73.5%。
(6)酯化反应中,酸脱羟基醇脱氢,得到的产品应为CH3CO18OCH2CH3,其分子离子峰的质荷比数值为90。
5.(13分)(2024·山东青岛一模)三氯化硼可用于有机反应催化剂、电子工业等。其熔点为-107 ℃,沸点为12.5 ℃,易水解。模拟工业以B2O3、木炭和氯气为原料制备三氯化硼的装置如图所示(夹持装置略)。
实验步骤:
(ⅰ)连接仪器,检验装置的气密性,盛装药品;打开K1,通一段时间N2;
(ⅱ)关闭K1,加入适量浓盐酸,接通冷凝装置,加热管式炉;
(ⅲ)待反应结束,停止加热,打开K1,再通一段时间N2。
回答下列问题:
(1)仪器甲的名称为 ,试剂X为 ,F处碱石灰的作用是 。
(2)装置D的产物中含有极性的二元化合物分子,则该反应的化学方程式为 ;
判断该反应结束的实验现象是 。
(3)反应结束后通入N2的目的是 ;
图示装置存在的缺陷是 。
(4)已知AgSCN是一种白色沉淀且Ksp(AgSCN)
②取10.00 mL该溶液于锥形瓶中,加入V1 mL c1 mol·L-1 AgNO3溶液,加入适量硝基苯,用力摇动,将沉淀表面完全覆盖。
③以NH4Fe(SO4)2溶液为指示剂,用c2 mol·L-1 KSCN标准溶液滴定过量AgNO3溶液,消耗标准溶液V2 mL。
判断滴定终点的现象是 ;
实验所得产品的产率是 ,若未加硝基苯,则测定结果将 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
答案:(1)三颈烧瓶 饱和食盐水 处理尾气中的氯气,防止空气中的水蒸气进入E中
(2)B2O3+3Cl2+3C2BCl3+3CO 冷凝管中不再有液体流下
(3)将装置内的残留气体全部排出 缺少CO处理装置
(4)滴入最后半滴标准液,溶液由无色变为红色,且半分钟内不褪色 % 偏小
解析:(1)甲指向的是三颈烧瓶,用高锰酸钾和浓盐酸制备的氯气中有HCl和水蒸气杂质,需要先通过饱和食盐水除去HCl气体,则X为饱和食盐水;氯气有毒,F处的碱石灰能处理尾气中的氯气,且三氯化硼易水解,碱石灰能防止空气中的水蒸气进入E中。(2)D中产物除了三氯化硼外还有二元极性化合物为CO,则反应的化学方程式为B2O3+3Cl2+3C2BCl3+3CO,目标产物经冷凝后呈液态,则反应结束的实验现象是冷凝管中不再有液体流下。(3)氯气和CO有毒,反应结束后通入N2将装置内的残留气体全部排出;因为D中生成物有CO,而CO有毒,该装置的缺陷为缺少CO处理装置。(4)达到滴定终点时过量的SCN-与指示剂电离出的Fe3+生成红色物质,则终点现象为:滴入最后半滴标准液,溶液由无色变为红色,且半分钟内不褪色;根据B守恒有
B2O3 ~ 2BCl3
70 g 235 g
m g x g
x=,滴定溶液中过量的硝酸银物质的量为10-3c2V2 mol,则10.00 mL溶液中氯离子的物质的量为10-3(c1V1-c2V2) mol,则产品的产率为×100%=%; Ksp(AgSCN)
Ⅰ.模拟Na2S2O3的制备
步骤一:打开K3,关闭K1、K2,通入高炉煤气。
发生的反应有:丁中COS+H2CO+H2S;乙中H2S+Na2CO3NaHCO3+NaHS。
(1)丙装置的主要作用为 。
(2)当润湿的(CH3COO)2Pb试纸 (填现象),关闭K3,停止通入高炉煤气。
(3)导管b接盛有醋酸亚铜氨溶液的洗气瓶用于吸收CO气体,反应的方程式为CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)CH3COOCu(NH3)2·CO(aq) ΔH<0。
①过量H2S会导致吸收CO的能力下降的原因是 。
②将吸收液通过 (写一种)的方法实现吸收液的再生,同时释放CO,达到资源化利用。
步骤二:打开K1、K2,通入SO2气体。
(4)试剂a为 。
(5)装置乙中生成Na2S2O3的化学方程式为 。
Ⅱ.Na2S2O3·5H2O纯度的测定
将装置乙中溶液过滤,滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥获得粗产品。取12.40 g粗产品加入足量稀硫酸,得到1.28 g沉淀,反应原理为S2+2H+S↓+SO2↑+H2O。
(6)检验粗产品中是否含有S的方法为 。
(7)粗产品中Na2S2O3·5H2O的质量分数为 (保留三位有效数字)。
(8)粗产品中含有NaHS,会导致上述实验测得的Na2S2O3·5H2O质量分数 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
答案:(1)冷却气体 (2)变黑
(3)①H2S能与配合物发生反应 ②加热
(4)Na2SO3
(5)2NaHS+4NaHCO3+4SO23Na2S2O3+4CO2+3H2O
(6)取粗产品溶于水,加入足量稀盐酸,静置,往上层清液中滴加BaCl2溶液,若观察到生成白色沉淀,则含有S,反之则无
(7)80.0%
(8)偏大
解析:甲用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取SO2,乙中用于制取Na2S2O3·5H2O,丙冷却气体,丁用于制取H2S,b接尾气处理装置,据此解答。
(1)丙装置的环境为冷水,主要作用为冷却气体。
(2)H2S和(CH3COO)2Pb反应生成黑色的PbS,当润湿的(CH3COO)2Pb试纸变黑,说明硫化氢过量,关闭K3,停止通入高炉煤气。
(3)①过量H2S会与铜离子反应生成沉淀,导致吸收CO的能力下降,故原因是H2S能与配合物发生反应。②该反应放热,升高温度,平衡逆向移动,故将吸收液通过加热的方法实现吸收液的再生,同时释放CO,达到资源化利用。
(4)甲用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,试剂a为Na2SO3。
(5)装置乙中硫氢化钠和碳酸氢钠、二氧化硫反应生成Na2S2O3,化学方程式为2NaHS+4NaHCO3+4SO23Na2S2O3+4CO2+3H2O。
(6)结合硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀分析,检验粗产品中是否含有S的方法为取粗产品溶于水,加入足量稀盐酸,静置,往上层清液中滴加BaCl2溶液,若观察到生成白色沉淀,则含有S,反之则无。
(7)1.28 g沉淀为S,其物质的量为0.04 mol,根据S2+2H+S↓+SO2↑+H2O,粗产品中Na2S2O3·5H2O的物质的量为0.04 mol,质量分数为×100%=80.0%。
(8)粗产品中含有NaHS,导致生成S的质量增多,会导致上述实验测得的Na2S2O3·5H2O质量分数偏大。
7.(13分)(2024·四川巴中一模)糠酸和糠醇均为重要的化工中间体,工业上可利用糠醛发生歧化反应制取这两种物质(该反应为强放热反应),反应原理如下:
已知:①糠酸在热水中溶解度较大,微溶于冷水
②相关物质的熔点、沸点
物质 糠酸 糠醛 糠醇 乙醚
熔点/℃ 133 -38.7 -29 -116.2
沸点/℃ 231 161.7 171 -34.6
实验步骤:
Ⅰ.向三颈烧瓶中加入8.2 mL密度为1.16 g·cm-3新蒸馏的糠醛,通过仪器B向三颈烧瓶中缓慢滴加8 mL 36%的NaOH溶液。
Ⅱ.通冷凝水,开启搅拌器,打开B的活塞,缓慢滴入8 mL NaOH溶液,保持反应温度8~12 ℃,回流20 min,得到粗产品。
Ⅲ.将粗产品倒入盛有10 mL水的烧杯中,然后将液体转移至分液漏斗中,用乙醚萃取3次,分液得到水层和醚层。
Ⅳ.向醚层中加入无水碳酸钾干燥,过滤除掉碳酸钾后,分离乙醚和糠醇。
Ⅴ.向水层中分批滴加25%的盐酸,调至溶液的pH=3,冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤、干燥,得到糠酸粗品。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为 。b管的作用是 。
(2)该反应必须严格控制反应温度为8~12 ℃,实验中采用了哪些保障措施 、
。
(3)步骤Ⅳ中分离乙醚和糠醇的实验操作为 。
(4)步骤Ⅴ中洗涤粗糠酸用冷水的原因是 。
(5)测定糠酸样品的纯度。准确称取1.120 g样品,配制成250 mL溶液,用移液管移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,加入几滴酚酞作指示剂,用0.080 0 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定,平行测定3次,平均消耗标准溶液12.40 mL。
①滴定管需要用标准溶液润洗,润洗滴定管的具体操作为 。
②产品的质量分数为 (保留4位有效数字)。
③该中和滴定实验中,若其他实验操作均正确,则下列实验操作造成测得的糠酸的纯度比实际偏高的是 (填字母)。
A.蒸馏水洗净后,未用NaOH标准溶液润洗碱式滴定管
B.锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后,又用配制好的糠酸样品溶液润洗
C.在达到滴定终点时碱式滴定管出现了气泡
答案:(1)球形冷凝管 平衡气压,保证液体顺利流下
(2)缓慢滴加NaOH溶液 采用冰水浴给反应装置降温
(3)蒸馏 (4)减少产品因溶解而造成的损失
(5)①从滴定管上口加入少量标准液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁,然后从下部放出,重复2~3次 ②99.20% ③AB
解析:糠醛在碱性条件下发生歧化反应产生糠醇、糠酸盐,糠酸盐酸化产生糠酸。
(1)根据图示可知仪器A的名称为球形冷凝管。
仪器B是恒压滴液漏斗,其中的b管的作用是平衡气压,保证液体顺利流下。
(2)由于该反应是强放热反应,所以要严格控制反应温度为8~12 ℃,实验中采用的保障措施有缓慢滴加NaOH溶液、采用冰水浴给反应装置降温等。
(3)乙醚和糠醇互溶,但二者的沸点相差较大,因此可采用蒸馏方法分离二者的混合物。
(4)根据已知条件可知:糠酸在热水中溶解度较大,微溶于冷水,在步骤Ⅴ中洗涤粗糠酸用冷水洗涤,就可以降低糠酸的溶解度,减少产品因溶解而造成的损失。
(5)①滴定管需要用标准溶液润洗,润洗滴定管的具体操作为:从滴定管上口加入少量标准液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁,然后从下部放出,重复2~3次。
②糠酸是一元酸,其与NaOH反应时二者的物质的量的比是1∶1,25.00 mL待测溶液在滴定时消耗NaOH的物质的量是n(NaOH)=0.080 0 mol·L-1×0.012 40 L=9.92×10-4 mol,样品配制溶液是250 mL,则糠酸的纯度为×100%=99.20%。
③蒸馏水洗净后,未用NaOH标准溶液润洗碱式滴定管,导致标准溶液浓度偏小,在滴定时消耗标准溶液体积偏大,因而会导致待测样品纯度偏高,A符合题意;锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后,又用配制好的糠酸样品溶液润洗,导致待测糠酸的物质的量增多,其反应消耗NaOH标准溶液体积偏大,因而使待测样品纯度偏高,B符合题意;在达到滴定终点时碱式滴定管出现了气泡,则标准溶液体积读数偏小,则根据其计算的样品中糠酸的含量就会偏低,C错误。
