【题目】1,2—二溴乙烷[BrCH2CH2Br,常温下为无色液体,难溶于水,密度比水大,熔点9℃,沸点132℃]常用作熏蒸消毒的溶剂。利用以下原理可在实验室制取:2C2H5OHCH2=CH2BrCH2CH2Br。
已知:140℃时发生副反应生成乙醚(C2H5OC2H5),局部过热会生成SO2、CO2。
实验步骤如下:
①按如图组装仪器(夹持装置略),检查气密性后添加试剂。
②在冰水浴冷却、搅拌下,将20mL浓硫酸缓慢加到10mL95%乙醇中,取出5mL混合液加入三颈烧瓶中,将剩余部分移入恒压滴液漏斗。
③加热A至175℃,打开恒压滴液漏斗活塞,慢慢滴加混合液至D中液溴反应完全。
④将D中产物移到分液漏斗,依次用水、NaOH溶液、水洗涤并分液,往有机相加入适量MgSO4固体,过滤、操作Y,收集到BrCH2CH2Br4.23g。
请回答以下问题:
(1)B中长导管的作用是___。
(2)试剂X可选用___(填序号)。
a.NaOH溶液 b.饱和NaHSO3溶液 c.酸性高锰酸钾溶液 d.浓硫酸
(3)D中具支试管还需加入少量水,目的是___。反应过程中需用冷水冷却具支试管,若将冷水换成冰水,可增强冷却效果,但主要缺点是___。
(4)步骤②配制混合液使用的玻璃仪器除了量筒,还有___。
(5)与直接将全部混合液加热到170℃相比,步骤③中往175℃少量混合液中慢慢滴加混合液,最主要的优点是___。
(6)反应结束后,E中溶液检测到BrO3-,则E中发生反应的离子方程式为___。
(7)步骤④操作Y为___。
(8)BrCH2CH2Br的产率为___。
【答案】平衡气压 a 液封,减少液溴的挥发 冰水冷却会导致1,2—二溴乙烷凝固而堵塞导管 烧杯、玻璃棒 减少升温至140℃时有乙醚生成 3Br2+6OH-=5Br-+BrO3-+3H2O 蒸馏 90.0%(或0.9)
【解析】
装置A中发生乙醇的消去反应生成乙烯,乙烯挥发至装置D中与溴发生加成反应生成1,2—二溴乙烷,将D中产物经过洗涤、分液等操作得到纯净的1,2—二溴乙烷。
(1)长导管可以平衡气压,平衡因堵塞或加热反应过程中温度变化引起的压强变化。
(2)制取乙烯时局部过热会生成SO2、CO2,装置C的目的是为了除去乙烯中SO2、CO2,NaOH溶液能与 SO2、CO2反应但不与乙烯反应,饱和NaHSO3溶液和浓硫酸不能吸收SO2、CO2,酸性高锰酸钾溶液与乙烯能反应,故试剂X选择NaOH溶液。
(3)液溴易挥发,加水液封可以减小其挥发;因为1,2—二溴乙烷的熔点为9℃,用0℃冰水冷却会导致1,2—二溴乙烷凝固而堵塞导管。
(4)溶液混合需要在烧杯中进行,并用玻璃棒不断搅拌,量筒用来量取液体。
(5)若将全部混合液直接加热,在140℃时发生副反应生成乙醚的量较大,而采取175℃少量混合液中慢慢滴加混合液,只有少量混合物在140℃时发生副反应生成少量的乙醚。
(6)氯、溴、碘单质与强碱发生歧化反应,结合信息E中溶液检测到BrO3-,可知溴单质与氢氧化钠反应生成溴酸钠、溴化钠和水,离子方程式为3Br2+6OH-=5Br-+BrO3-+3H2O。
(7)将D中产物移到分液漏斗,依次用水、NaOH溶液、水洗涤并分液,往有机相加入适量MgSO4固体,过滤得到滤液后,要得到纯净的BrCH2CH2Br需将BrCH2CH2Br与有机溶剂分离,故操作Y为蒸馏。
(8)通过实验装置图可知液溴为4.00g,根据CH2=CH2+Br2BrCH2CH2Br计算:理论上生成BrCH2CH2Br的物质的量为n(BrCH2CH2Br)=n(Br2)=4.00160=0.025mol,m(BrCH2CH2Br)=0.025188=4.7g,则产率为。
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【题目】实验室可利用SO2与Cl2在活性炭的催化下制取一种重要的有机合成试剂磺酰氯(SO2Cl2)。所用的反应装置如图所示(部分夹持装置省略)。已知SO2Cl2的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,遇水能发生剧烈的水解反应,遇潮湿空气会产生白雾。
(1)化合物SO2Cl2中S元素的化合价为__。
(2)仪器D的名称是___。
(3)乙、丙装置制取原料气Cl2与SO2。
①乙装置F中充满Cl2,则E中所盛放的溶液为___(填溶液的名称)。
②丙装置中试剂X、Y的组合最好是__。
A.98%浓硫酸+Cu B.70%H2SO4+Na2SO3 C.浓HNO3+Na2SO3
(4)上述装置的正确连接顺序为__、__、丁、__、__(用甲、乙、丙表示,可重复使用)__。
(5)B装置中从a口通入冷水的作用是__;C装置的作用是__。
(6)SO2Cl2遇水能发生剧烈的水解反应,会产生白雾,则SO2Cl2发生水解反应的化学方程式为__。
(7)若反应中消耗氯气的体积为1.12L(已转化为标准状况,SO2足量),最后通过蒸馏得到纯净的磺酰氯5.13g,则磺酰氯的产率为__(保留三位有效数字)。
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【题目】某研究性学习小组为了探究醋酸的电离情况,进行了如下实验:
(1)取冰醋酸配制250mL 0.4 mol·L-1的醋酸溶液,用0.4mol·L-1的醋酸溶液稀释成所需浓度的溶液,再用NaOH标准溶液对所配醋酸溶液的浓度进行标定。回答下列问题:
①将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示。则稀释过程中溶液的pH由大到小的顺序____(填字母)。
②为标定该醋酸溶液的准确浓度,用0.2000mol·L-1的NaOH溶液对20.00mL醋酸溶液进行滴定,几次滴定消耗NaOH溶液的体积如下:
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
消耗NaOH溶液的体积(mL) | 20.05 | 20.00 | 18.80 | 19.95 |
该醋酸溶液的准确浓度为_____________(保留小数点后四位),上述标定过程中,造成测定结果偏高的原因可能是_____________(多选、错选不得分)。
a.未用标准液润洗碱式滴定管
b.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,其它操作均正确
c.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用待测液润洗
d.滴定到终点读数时发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
(2)该小组同学探究浓度对醋酸电离程度的影响时,用pH计测定25℃时不同浓度的醋酸的pH,其结果如下:
醋酸浓度( mol·L-1) | 0.0010 | 0.0100 | 0.0200 | 0.1000 | 0.2000 |
pH | 3.88 | 3.38 | 3.23 | 2.88 | 2.73 |
①根据表中数据,可以得出醋酸是弱电解质的结论,你认为得出此结论的依据是___________。
②简述用pH试纸测 0.1mol·L-1 醋酸溶液pH的方法___________。
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【题目】一定温度下将2mol SO2和1mol 18O2 充入恒容密闭容器中发生反应:2SO2(g)+18O2 (g) 2SO3(g) ,达到化学平衡后,下列说法不正确的是
A.18O 存在于SO2、O2 和SO3 中B.容器中所含氧原子总数为6 NA
C.反应中转移电子的数目为4 NAD.平衡后再充入一定量Ar,重新平衡后,SO3浓度保持不变
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【题目】硼及其化合物广泛应用于能源、材料等领域。
(1)钕铁硼是磁性材料,被称为“磁王”。钕的价电子排布式为4f46s2,则钕原子的未成对电子数有__个。
(2)氟化硼(BF3)是石油化工的重要催化剂。BF3BF3是__分子(填“极性”或“非极性”),BF3中B—F比BF4-中B—F的键长短,原因是__。
(3)乙硼烷(B2H6)是用作火箭和导弹的高能燃料,氨硼烷(H3NBH3)是最具潜力的储氢材料之一。
①B2H6的分子结构如图所示,其中B原子的杂化方式为__。
②H3NBH3的相对分子质量与B2H6相差不大,但是H3NBH3的沸点却比B2H6高得多,原因是__。
③同一周期中,第一电离能介于B、N之间的元素有__种。
(4)硼酸盐是重要的防火材料。图(a)是一种无限链式结构的硼酸根,则该硼酸根离子符号是__,图(b)是硼酸钠晶体中阴离子(含B、O、H三种元素)的结构,该晶体中含有的化学键有__。
A.离子键 B.极性键 C.非极性键 D.配位键 E.金属键
(5)立方氮化硼(BN)是超硬、耐磨、耐高温的新型材料。其晶体结构与金刚石相似,如图c所示,则B的配位数为__,测得B与N的原子核间距为anm,晶体的密度为dg·cm-3,则阿伏加德罗常数NA=__(列计算式即可)。
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【题目】中国科学院科学家团队通过镁热还原法将天然的硅藻土转化为具有多级孔道结构的硅框架,并将该硅框架与熔融态的锂金属混合制成具有多孔结构的复合锂金属。一种全固态锂金属电池是以复合锂金属为a极,磷酸铁锂为b极,聚环氧乙烷基聚合物(PEO-SPE)为固态电解质(如图所示),该电池的总反应为:LiFePO4xLi+Li1-xFePO4。下列说法不正确
A.放电时Li+通过固态电解质向b极移动
B.多孔结构的复合锂金属有利于锂金属的均匀沉积和脱出
C.充电时,b极反应为:Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4
D.充电时,当a极质量增加mg时,理论上b极质量减少mg
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【题目】短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,它们组成一种团簇分子Z2M2Y4(YX)2,其结构如图所示,其中X、M的族序数均等于周期序数,Y原子核外最外层电子数是其电子总数的3/4。下列说法正确的是
A.简单离子半径:Z > M > Y > X
B.Z和M的单质均能溶于NaOH溶液
C.X和Y形成的X2Y2是离子化合物
D.Z的最高价氧化物的水化物是中强碱
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【题目】A、B、C、D、E是核电荷数依次增大的五种短周期主族元素。A元素的原子核内只有1个质子;B元素的原子半径是其所在主族中最小的,B的最高价氧化物对应的水化物的化学式为HBO3;C元素原子的最外层电子数比次外层电子数多4;C的阴离子与D的阳离子具有相同的电子排布,两元素可形成化合物D2C;C、E元素同主族。
(1)B在元素周期表中的位置是_________。
(2)E元素形成的最高价氧化物对应的水化物的化学式为______,由A、B、C三种元素形成的离子化合物的化学式为______。
(3)C、D、E形成的简单离子的半径大小关系是_________(用离子符号表示)。
(4)用电子式表示化合物A2C的形成过程:__________________,化合物D2C2中含有的化学键是____________。
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【题目】氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3)是提取稀土化合物、冶炼铈的重要矿物原料,根据如图以氟碳铈矿为原料提取铈的工艺流程图,回答问题:
(1)CeFCO3中Ce的化合价为_____;氧化焙烧时不能使用陶瓷容器,原因是______。
(2)氧化焙烧后的产物之一为CeO2,则酸浸时发生反应的离子方程式为_________。
(3)HT是一种难溶于水的有机溶剂,则操作I的名称为________。
(4)为了提高酸浸率,可以适当提高反应温度,但温度偏高浸出率反而会减小,其原因是__________。
(5)已知有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来,该过程可表示为:Ce3+(水层)+3HT(有机层)CeT3(有机层)+3H+(水层)。向CeT3(有机层)中加入稀硫酸能获得较纯的含Ce3+水溶液,从平衡角度解释其原因:________。
(6)写出向Ce(OH)3悬浊液中通入氧气得到产品Ce(OH)4的化学方程式:________。
(7)298K时,向c(Ce3+)=0.02 mol/L的溶液中加入氢氧化钠来调节溶液的pH,若反应后溶液pH=10,此时Ce3+是否沉淀完全?______。(要求列式计算,已知:Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20,c(Ce3+)<1.0×10-5 mol/L视为沉淀完全)。
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