精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
13.某兴趣小组同学在实验室用加热1-丁醇、浓H2SO4和溴化钠混合物的方法来制备1-溴丁烷,并检验反应的部分副产物,设计了如图所示装置,其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出.

请根据实验步骤,回答下列问题:
(1)关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水,给A加热30分钟,制备1-溴丁烷.竖直冷凝管接通冷凝水,进水口是Ⅱ(填“I”或“Ⅱ”);冷凝回流的主要目的是充分反应,提高反应物的转化率.
(2)理论上,上述反应的副产物可能有:丁醚(CH3CH2CH2CH2-O-CH2CH2CH2CH3)、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等.熄灭酒精灯,在竖直冷凝管上方塞上塞子并打开a,利用余热继续反应直至冷却,通过B、C装置检验部分副产物.B、C中应盛放的试剂分别是石蕊试液(或AgNO3溶液)和溴水(或酸性KMnO4溶液),写出C装置中主要的化学方程式:CH3CH2CH=CH2+Br2→BrCH2CHBrCH2CH3
(3)为了进一步分离提纯1-溴丁烷,该兴趣小组同学查得相关有机物的数据如表所示:
物质熔点/℃沸点/℃
1-丁醇-89.5117.3
1-溴丁烷-112.4101.6
丁醚-95.3142.4
1-丁烯-185.3-6.5
请你补充下列实验步骤,直到分离出1-溴丁烷.
①待烧瓶冷却后,拔去竖直的冷凝管;
②插上带橡皮塞的温度计;
③关闭a,打开b;
④接通冷凝管的冷凝水,使冷水从d处流入;
⑤迅速升高温度至101.6℃,收集所得馏分.
(4)若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g,蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g 1-溴丁烷,则1-溴丁烷的产率是70%.(保留2位有效数字)

分析 (1)装置图分析冷凝回流的主要目的是提高反应物的利用率;
(2)理论上,上述反应的副产物可能有:丁醚(CH3CH2CH2CH2-O-CH2CH2CH2CH3)、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等,能通过装置BC检出的是气体应检验1-丁烯、溴化氢的存在,先检验溴化氢的存在用石蕊试液或硝酸银溶液检验,后检验1-丁烯,选择试剂为溴水或高锰酸钾溶液褪色验证;C装置中主要的1-丁烯和溴单质发生加成反应;
(3)提纯1-溴丁烷,收集所得馏分为1-溴丁烷,所以须将1-溴丁烷先汽化,后液化,汽化须温度达其沸点101.6℃,需要理由蒸馏装置可知温度,冷却等操作规程设计步骤;
(4)依据化学方程式分析1-丁醇、NaBr反应情况,依据化学方程式计算生成的1-溴丁烷质量,依据产率=$\frac{实际量}{理论量}$×100%计算得到.

解答 解:(1)关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水,进水口为Ⅱ;给A加热30分钟,制备1-溴丁烷.冷凝回流的主要目的是,充分利用反应物,提高反应物的转化率,
故答案为:Ⅱ;充分反应,提高反应物的转化率;
(2)理论上,上述反应的副产物可能有:丁醚(CH3CH2CH2CH2-O-CH2CH2CH2CH3)、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等,能通过装置B、C装置检出的是气体,应检验1-丁烯、溴化氢的存在,先检验溴化氢的存在用石蕊试液或硝酸银溶液检验,通过石蕊试液溶液变红色(通过硝酸银溶液生成浅黄色沉淀)证明溴化氢的生成;后检验1-丁烯,选择试剂为溴水或高锰酸钾溶液,通过为溴水或高锰酸钾溶液褪色证明生成的产物中含有1-丁烯,C装置中主要的化学方程式CH3CH2CH=CH2+Br2→BrCH2CHBrCH2CH3
故答案为:石蕊试液(或AgNO3溶液);溴水(或酸性KMnO4溶液);CH3CH2CH=CH2+Br2→BrCH2CHBrCH2CH3
(3)提纯1-溴丁烷,收集所得馏分为1-溴丁烷,所以须将1-溴丁烷先汽化,后液化,汽化须温度达其沸点101.6℃,利用蒸馏原理和装置设计的步骤为:
①待烧瓶冷却后,拔去竖直的冷凝管,②插上带橡皮塞的温度计 ③关闭a,打开b ④接通冷凝管的冷凝水,使冷水从d处流入 ⑤迅速升高温度至101.6℃;通过蒸到分离、提纯1-溴丁烷,
故答案为:关闭a,打开b;
(4)若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g,依据化学方程式计算判断反应情况:
CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4$\stackrel{△}{→}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O
74            103
7.4g         10.3g
溴化钠过量,则1-丁醇全部反应生成1-溴丁烷物质的量为0.1mol,质量=0.1mol×137g/mol=13.7g;
蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g 1-溴丁烷,产率=$\frac{9.6g}{13.7g}$×100%=70%,
故答案为:70%.

点评 本题主要考查了1-溴丁烷的制取实验,混合物分离的实验操作步骤和过程分析判断,明确反应原理是解答的关键,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

11.黄铁矿是工业上制取硫酸的主要原料,其主要成分为FeS2,含少量杂质(杂质不含S元素,且高温下不反应).某化学兴趣小组用下列装置测定黄铁矿中硫元素的质量分数.

称取2.0g研细的黄铁矿样品,将样品放入石英管中,缓慢鼓入空气,再加热石英管至800~850℃;锥形瓶中盛装100mL 0.2mol/L酸性KMnO4溶液用于吸收SO2(忽略SO2、H2SO3与氧气反应);反应结束后,每次从锥形瓶中取出25.00mL溶液,用0.23mol/L标准H2C2O4溶液滴定,重复三次.
已知:
4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2
2KMnO4+5SO2+2H2O═K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
请回答下列问题:
(1)连接好装置,检查装置气密性的操作是向锥形瓶中加水浸没导气管末端,关闭K,微热石英管,观察到锥形瓶中有气泡冒出,冷却后导管内形成一端稳定的气柱.
(2)通入空气的作用是提供反应所需O2,将生成的SO2全部赶入锥形瓶中.
(3)若实验过程中鼓入空气的速率过快,则测得的硫元素的质量分数偏低.(填“偏高”、“偏低”或“不变”)
(4)滴定时,应选择右图中的B(填字母序号)盛装标准H2C2O4溶液,根据由浅紫色突变为无色且半分钟内不再变色现象来判断滴定已经达到终点.
(5)滴定过程中发生反应的离子方程式是5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O.
(6)如果黄铁矿中的硫全部转化为SO2,且被酸性KMnO4溶液完全吸收,滴定操作中,平均耗用0.23mol/L标准H2C2O4溶液21.73mL,则黄铁矿样品中硫元素的质量分数是48%.(保留到小数点后1位)

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.雾霾含有大量的污染物SO2、NO.工业上还可变“废”为宝,吸收工业尾气SO2和NO,可获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如图1(Ce为铈元素):

(1)装置Ⅰ中的主要离子方程式为SO2+OH-=HSO3-
(2)写出装置Ⅱ中,酸性条件下(假设NO反应后全部转化成NO2-)的离子方程式NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+
(3)装置Ⅲ还可以使Ce4+再生,其原理如图2所示.生成Ce4+从电解槽的a(填字母序号)口流出.写出阴极的电极反应式2HSO3-+4H++4e-=S2O32-+3H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等.工业上由铝土矿(A12O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下.

(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为A12O3+3C12+3C$\frac{\underline{\;950℃\;}}{\;}$2A1C13+3CO.
(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为SO32-+C12+H2O=SO42-+2C1-+2H+,在标准状况下,吸收112L Cl2需要5mol Na2SO3
(3)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,经洗涤、灼烧、冷却、称重.试写出测定无水AlCl3产品纯度的过程中有关反应的离子方程式:
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++4OH-=AlO2-+2H2O.
(4)工业上另一种由铝灰为原料制备无水AlCl3工艺中,最后一步是由AlCl3•6H2O脱去结晶水制备无水AlCl3,实现这一步的操作方法是在干燥HCl气流中加热.
(5)工业上铝土矿经提纯后可冶炼铝,写出在950-970℃和Na3AlF6作用下进行电解制铝反应的化学方程式2A12O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;电解\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{950℃--970℃Na_{3}AlF_{6}}$4Al+3O2↑.
(6)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取16.25克无水AlCl3样品溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,残留固体质量为0.32克,则AlCl3产品的纯度为96%.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

8.二氧化氯(ClO2)是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂,被称为“第4代消毒剂”.工业上可采用氯酸钠(NaClO3)或亚氯酸钠(NaClO2)为原料制备ClO2
(1)亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂,但在强酸性溶液中会发生歧化反应,产生ClO2气体,离子方程式为5ClO2-+4H+=4ClO2↑+Cl-+2H2O.向亚氯酸钠溶液中加入盐酸,反应剧烈.若将盐酸改为相同pH的硫酸,开始时反应缓慢,稍后一段时间产生气体速率迅速加快.产生气体速率迅速加快的原因是反应生成的氯离子对该反应起催化作用.
(2)化学法可采用盐酸或双氧水还原氯酸钠制备ClO2.用H2O2作还原剂制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒,其主要原因是H2O2作还原剂时氧化产物为O2,而盐酸作还原剂时产生大量Cl2
(3)电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一.如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实验.
①电源负极为A极(填A或B):
②写出阴极室发生反应依次为:ClO2+e-=ClO2-、ClO3-+ClO2-+2H+=2ClO2↑+H2O;
③控制电解液H+不低于5mol/L,可有效防止因H+浓度降低而导致的ClO2-歧化反应.若两极共收集到气体22.4L(体积已折算为标准状况,忽略电解液体积的变化和ClO2气体溶解的部分),此时阳极室与阴极室c(H+)之差为1.2mol/L.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.用石墨作电极电解500mLH2SO4和CuSO4的混合溶液,通电一段时间后,两极均收集到11.2L气体(标准状况),原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为1 mol/L.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.(1)难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡,已知Cu(OH)2的Ksp=2×10-20,某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02mol/L,如果要生成Cu(OH)2沉淀,应调节溶液的pH值,使之大于5.
(2)实验室用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制氯气,已知电池放电时发生如下反应:
负极:Pb+SO42--2e-═PbSO4        正极:PbO2+4H++SO42--2e-═PbSO4+2H2O
今制得0.05mol氯气,则电池中消耗硫酸的物质的量是0.1mol
(3)某温度(t0C)时,水的KW=10-13,则该温度(填“大于”“小于”或“等于”)大于250C,将此温度下pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的H2SO4的溶液bL混合,若所得混合液为中性,则a:b=10:1.
(4)常温下,0.1mol•L-1NaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中c(H2CO3)>c(C O32-),(填“>”、“=”或“<”)原因是溶液中存在HCO3-+H2O?H2CO3+OH-,HCO3-?CO32-+H+,HCO3-水解程度大于其电离程度(用离子方程式和必要的文字说明).

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.在标准状况下,H2和CO的混合物气体6.72L,质量为2.16g,求H2和CO的质量分数和体积分数.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列说法正确的是(  )
A.绿色食品是指不含任何化学物质的食品
B.苯主要是从石油分馏而获得的一种重要化工原料
C.煤经气化和液化两个化学变化过程可以转变为清洁能源
D.乙烯和苯均能发生氧化反应,说明两者都有碳碳双键

查看答案和解析>>

同步练习册答案