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7.芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备.芳香烃的苯环比较稳定,难于氧化,而环上的支链不论长短,在强烈氧化时,最终都氧化成羧基.某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸.反应原理:
反应试剂、产物的物理常数:
名称相对分子质量性状熔点沸点密度溶解度
乙醇乙醚
甲苯92无色液体易燃易挥发-95110.60.8669不溶
苯甲酸122白色片状或针状晶体122.42481.2659微溶易溶易溶
主要实验装置和流程如下:

实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中,在100℃时,反应一段时间,再停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯.

(1)仪器K的名称为安全瓶.无色液体A的结构简式为.操作Ⅱ为蒸馏.
(2)如果滤液呈紫色,要先加亚硫酸氢钾,然后再加入浓盐酸酸化,加亚硫酸氢钾的目的是除去未反应的高锰酸钾氧化剂,否则用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化,产生氯气.
(3)下列关于仪器的组装或者使用正确的是ABD.
A.抽滤可以加快过滤速度,得到较干燥的沉淀
B.安装电动搅拌器时,搅拌棒下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
C.抽滤结束后,为防止倒吸,应先关闭水龙头,再断开真空系统与过滤系统的连接
D.冷凝管中水的流向是下进上出
(4)除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入NaOH溶液,分液,水层再加入浓盐酸酸化,然后抽滤,干燥即可得到苯甲酸.
(5)纯度测定:称取1.220g产品,配成100ml溶液,取其中25.00ml溶液,进行滴定,消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol.产品中苯甲酸质量分数为96%.

分析 一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应,按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯,苯甲酸能溶于水,甲苯不溶于水,互不相溶的液体采用分液方法分离,根据实验目的知,从而得到有机层和水层,有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸,有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A,A是甲苯,将水层盐酸酸化再蒸发浓缩,根据苯甲酸的溶解度知,得到的固体B是苯甲酸.
(1)由装置图分析图2仪器K为安全瓶;A是甲苯;分离互溶且沸点不同的液体采用蒸馏方法;
(2)如果滤液呈紫色,说明高锰酸钾过量,要先加亚硫酸氢钾,将高锰酸钾还原,否则浓盐酸可能被氧化成氯气;
(3)A.抽滤时,瓶中压强较小,可以加快过滤速度;
B.为了防止搅拌棒下端打坏三颈烧瓶底或温度计,因此不能与它们接触;
C.抽滤结束后,先断开真空系统与过滤系统的连接,再关闭水龙头;
D.冷凝管中水的流向与蒸汽的流向相反;
(4)甲苯与NaOH不反应,苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠,分液,苯甲酸钠溶液中加盐酸可以制得苯甲酸;
(5)苯甲酸和KOH溶液发生酸碱中和反应,根据苯甲酸和KOH之间的关系式计算苯甲酸的质量,从而计算苯甲酸的质量分数.

解答 解:(1)由装置图分析图2仪器K为安全瓶;A是甲苯,其结构简式为:;有机层中物质互溶且沸点不同,所以可以采用蒸馏方法分离,则操作II为蒸馏
故答案为:安全瓶;;蒸馏;
(2)如果滤液呈紫色,说明高锰酸钾过量,要先加亚硫酸氢钾,除去未反应的高锰酸钾,否则浓盐酸酸化时可能被高锰酸钾氧化成氯气,
故答案为:除去未反应的高锰酸钾氧化剂,否则用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化,产生氯气;
(3)A.抽滤时,瓶中压强较小,可以加快过滤速度,得到较干燥的沉淀,故A正确;
B.为了防止搅拌棒下端打坏三颈烧瓶底或温度计,因此不能与它们接触,所以在搅拌时,搅拌棒下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触,故B正确;
C.抽滤结束后,应注意先拆下连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管,然后关闭水龙头,以防倒吸,故C错误;
D.冷凝管中水的流向与蒸汽的流向相反,则冷凝管中水的流向是下进上出,故D正确;
故答案为:ABD;
(4)除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入,应该先加NaOH溶液,甲苯与NaOH不反应,苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠,分液,苯甲酸钠溶液中加盐酸可以制得苯甲酸,
故答案为:NaOH溶液;浓盐酸酸化;
(5)设苯甲酸的物质的量浓度为x,则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量为0.025xmol,
C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O
1mol       1mol
0.025xmol  2.40×10-3mol
1mol:1mol=0.025xmol:2.40×10-3mol
x=$\frac{2.40×1{0}^{-3}mol×1mol}{1mol×0.025mol}$=0.96,
则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.096mol/L×0.1L×122g/mol=1.1712g,其质量分数=$\frac{1.1712g}{1.220g}$=96%,
故答案为:96%.

点评 本题考查了实验方案设计、混合物的分离和提纯,侧重考查分析问题能力、计算能力,明确物质的性质是解本题关键,知道根据物质的性质选取合适的分离方法,题目难度中等.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

17.有A、B、C、D四种元素,A元素的原子得2个电子,B元素的原子失去1个电子后所形成的微粒均与氩原子有相同的核外电子数.C元素的原子只有1个电子,A、D两元素原子核外电子总数比B元素原子质子数多9个.试写出:
(1)A、C的元素符号分别为S、H.
(2)D原子的原子结构示意图为,B+的离子结构示意图
(3)写出与D离子具有相同核外电子数且带4个原子核的分子的化学式NH3

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.合理应用和处理氮的化合物,在生产生活中有重要意义.密闭容器中以等物质的量的NH3和CO2为原料,在120℃、催化剂作用下反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)?CO(NH22 (s)+H2O(g),混合气体中NH3的物质的量分数[ϕ(NH3)]随时间变化关系如图所示.则a点的正反应速率υ(CO2)>b点的逆反应速率υ(CO2)(填“>”、“=”或“<”);氨气的平衡转化率是75%.

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15.2-甲基-1、3-丁二烯(  )是一种重要的二烯烃,它是天然橡胶的单体.
(1)写出天然橡胶的结构简式
(2)它与等物质的量的Br2发生加成反应,产物可能有3种.写出各种产物的结构简式:

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2.我国有较长的海岸线,浩渺的海洋是一个巨大的物质资源和能量的宝库.目前,世界各国都在研究如何充分利用海洋资源.
I.海水淡化可采用膜分离技术.如图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中其它各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水.对加压后右侧海水成分变化分析正确的是B
A.溶质质量增加     B.溶剂质量减少
C.溶液质量不变     D.溶质质量分数减少
Ⅱ.从海水中提取食盐,采用的方法是海水晒盐.粗盐中除含有泥沙等不溶性杂质外,还含有MgCl2、CaCl2和Na2SO4等可溶性杂质.现欲得到纯净的食盐晶体,需经过多步操作.试回答:
(1)将粗盐溶于水,得到悬浊液.为除去不溶性杂质,需要选用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒.
(2)检验滤液中含有SO42-的方法先加稀盐酸,再加BaCl2溶液.
(3)欲除去食盐水中的MgCl2、CaCl2和Na2SO4,应向该食盐水中依次加入NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液,然后过滤;为尽可能除去杂质,每次加入的试剂应稍过量.
(4)向所得溶液中滴加稀盐酸至无气泡产生,再经蒸发结晶得到食盐晶体.
Ⅲ.世界上60%的镁是从海水中提取的,已知MgO、MgCl2的熔点分别为2800℃、604℃,将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解,都可得到金属镁.海水中含有MgCl2,工业上从海水中提取镁,最合理的方法是D
A.海水$\stackrel{NaOH}{→}$Mg(OH)2$\stackrel{电解}{→}$Mg
B.海水$\stackrel{HCl}{→}$ MgCl2溶液→MgCl2熔融$\stackrel{电解}{→}$Mg
C.海水$\stackrel{石灰乳}{→}$Mg(OH)2$\stackrel{灼热}{→}$MgO$\stackrel{电解}{→}$ Mg
D.海水$\stackrel{石灰乳}{→}$Mg(OH)2$\stackrel{HCl}{→}$MgCl2溶液→MgCl2熔融$\stackrel{电解}{→}$Mg
Ⅳ.海水中溴的储藏量十分丰富,约占地球溴总藏量的99%,故溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65mg•L-1.其工业提取方法有:
(1)空气吹出纯碱吸收法.方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中,使溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到溴单质.该方法涉及的反应有:
①Cl2+2Br-=Br2+2Cl-(写出离子方程式);
②3Br2+3CO32-═BrO3-+5Br-+3CO2↑;
③BrO3-+5Br-+6H+═3Br2+3H2O.
其中反应②中氧化剂是Br2;还原剂是Br2
(2)空气吹出SO2吸收法.该方法基本同(1),只是将溴吹出后是用SO2来吸收的,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴.
写出溴与二氧化硫反应的化学方程式:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
(3)溶剂萃取法.该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的不同的原理来进行的.实验室中萃取用到的实验仪器名称是分液漏斗.下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是②④.
①乙醇  ②四氯化碳  ③硝酸  ④苯.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.分子式为C5H12的烷烃,哪一种符合下列情况?
(1)如果一元氯代烷有三种
(2)如果一元氯代烷只有一种
(3)如果一元氯代烷有四种
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.单晶硅是信息产业中重要的基础材料.以石英砂为原料制备硅的过程示意如下:

从资料中查知:粗硅中含铁、铝等杂质;SiCl4熔点为-70℃,沸点57.6℃,在潮湿的空气中能发生水解反应.请回答下列问题:
(1)过程Ⅰ中石英砂的主要成分SiO2与焦炭反应,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为1:2.
(2)过程Ⅱ中的Cl2用电解饱和食盐水制备,制备Cl2的化学方程式是2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑.干燥Cl2时,从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑,需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入到浓H2SO4中.这样冷却的作用是使水蒸气冷凝,减少进入浓硫酸的水量,保持持续的吸水性,同时减少了放出的热量.
(3)某学习小组模拟过程Ⅲ设计了以下制取纯硅的实验装置(热源及夹持装置略去).

①装置C用石英管而不用普通玻璃管的原因是高温时普通玻璃管会软化,石英管耐高温.
②使SiCl4从装置B中逸出与H2充分混合,应采取的措施是对B装置进行水浴加热.为防止空气污染,含有SiCl4的尾气要通入盛有NaOH溶液的烧杯中,反应的化学方程式是SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O.
③为保证制备纯硅实验的成功,除检查实验装置的气密性,控制好反应温度、进行尾气处理外,还应对该装置进行的改进是在A与B之间连接一盛有浓硫酸的洗气瓶或盛有碱石灰的干燥管.如果只按如图装置进行实验,装置B中除产生气泡和液面下降外,还可观察到的现象是B中液面上方产生少量白雾,液体中有少量白色胶状物生成.
④为鉴定产品中是否含有少量铁单质,某同学将试样用稀盐酸溶解.取上层清液,选取现有的下列试剂进行实验,其中最适宜是c.
a.碘水         b.KSCN溶液       c.NaOH溶液       d.Na2SO3溶液.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.已知A、B、C、D、E、F是元素周期表中前36号元素,它们的原子序数依次增大.A的质子数、电子层数、最外层电子数均相等,B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同,D的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍,E4+与氩原子的核外电子排布相同.F是第四周期d区原子序数最大的元素.请回答下列问题:
(1)写出E的价层电子排布式.
(2)A、B、C、D电负性由大到小的顺序为O>N>C>H(填元素符号).
(3)F(BD)4为无色挥发性剧毒液体,熔点-25℃,沸点43℃.不溶于水,易溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂,呈四面体构型,该晶体的类型为分子晶体,F与BD之间的作用力为配位键.
(4)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向.
①由A、B、E三种元素构成的某种新型储氢材料的理论结构模型如图1所示,图中虚线框内B原子的杂化轨道类型有3种;

②分子X可以通过氢键形成“笼状结构”而成为潜在的储氢材料.X一定不是BC(填标号);
A.H20    B.CH4    C.HF    D.CO(NH22
③F元素与镧( La)元素的合金可做储氢材料,该晶体的晶胞如图2所示,晶胞中心有一个F原子,其他F原子都在晶胞面上,则该晶体的化学式为LaNi5;已知其摩尔质量为Mg.mol-1,晶胞参数为apm,用NA表示阿伏伽德罗常数,则该晶胞的密度为$\frac{M}{{N}_{A}•{a}^{3}}×1{0}^{30}$g.cm-3

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.甲烷是天然气的主要成分,是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质.
(1)一定条件下,用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染.已知:
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2
现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体,用16g甲烷气体催化还原该混合气体,恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气,共放出1042.8kJ热量.
①该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为3:1.
②已知上述热化学方程式中△H1=-1160kJ/mol,则△H2=-1734 kJ/mol.
③在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体,写出该反应的热化学方程式:4NO(g)=2NO2(g)+N2(g)△H=-293kJ/mol.

(2)以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛地研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图.回答下列问题:
④B极为电池负极,电极反应式为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O.
⑤若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时理论上消耗的甲烷的体积为1.12L(标准状况下),实际上消耗的甲烷体积(折算到标准状况)比理论上大,可能原因为电池能量转化率达不到100%.

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