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9.某探究小组设计如图所示装置(夹持、加热仪器略),模拟工业生产进行制备三氯乙醛(CCl3CHO)的实验.查阅资料,有关信息如下:

①制备反应原理:C2H5OH+4Cl2→CCl3CHO+5HCl,可能发生的副反应:C2H5OH+HCl→C2H5Cl+H2O;CCl3CHO+HClO→CCl3COOH(三氯乙酸)+HCl
②相关物质的相对分子质量及部分物理性质:
  C2H5OH CCl3CHO CCl3COOH C2H5Cl
 相对分子质量 46 147.5 163.5 64.5
 熔点/℃-114.1-57.5 58-138.7
 沸点/℃ 78.3 97.8 198 12.3
 溶解性 与水互溶 可溶于水,乙醇 可溶于水,乙醇,三氯乙醛 微溶于水,可溶于乙醇
(1)仪器a的名称是恒压分液漏斗,球形冷凝管的水流方向是下口进上口出.
(2)装置B中的试剂是饱和食盐水,若撤去装置B,可能导致装置D中副产物CCl3COOH、C2H5Cl(填化学式)的量增加.
(3)写出E中所有可能发生的无机反应的离子方程式Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O、H++OH-=H2O.
(4)反应结束后,有人提出先将D中的混合物冷却到室温,再用过滤的方法分离出CCl3COOH.你认为此方案是否可行及其原因不可行,三氯乙酸可溶于乙醇、三氯乙醛.
(5)测定产品纯度:称取产品0.40g配成待测溶液,加入0.1000mol•L-1碘标准溶液20.00mL,再加入适量Na2CO3溶液,反应完全后,加盐酸调节溶液的pH,立即用0.02000mol/LNa2S2O3溶液滴定至终点.进行三次平行实验,测得消耗Na2S2O3溶液20.00mL.则产品的纯度为66.4%.(计算结果保留三位有效数字)
滴定的反应原理:CCl3CHO+OH-=CHCl3+HCOO-;HCOO-+I2=H++2I-+CO2↑;I2+2S2O32-═2I-+S4O62-
(6)为证明三氯乙酸的酸性比乙酸强,某学习小组的同学设计了以下三种方案,你认为能够达到实验目的是ABC
A.分别测定0.1mol/L两种酸溶液的pH,三氯乙酸的pH较小
B.用仪器测量浓度均为0.1mol/L的三氯乙酸和乙酸溶液的导电性,测得乙酸溶液的导电性弱
C.测定等物质的量浓度的两种酸的钠盐溶液的pH,乙酸钠溶液的pH较大.

分析 A装置利用二氧化锰与浓盐酸制备氯气,反应方程式为:MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,B装置用饱和食盐水除去HCl,C装置盛放浓硫酸干燥氯气,D中反应制备CCl3CHO,E装置盛放氢氧化钠溶液,吸收尾气中氯气、HCl防止污染空气.
(1)由仪器的结构,可知仪器a为恒压分液漏斗;冷凝管水流遵循逆流原理,这样冷凝更充分,效果更好;
(2)浓盐酸易挥发,制得的氯气中含有氯化氢,用饱和食盐水除去HCl;撤去B装置,增大副反应C2H5OH+HCl→C2H5Cl+H2O的发生;
(3)有机物易挥发性,冷凝回流挥发的有机物;E装置盛放氢氧化钠溶液,吸收尾气中氯气、HCl,氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠与水,HCl与氢氧化钠反应生成氯化钠与水;
(4)根据CCl3COOH溶于乙醇与CCl3CHO分析;
(5)根据消耗的Na2S2O3计算剩余I2的物质的量,进而计算与HCOO-反应的I2的物质的量,再根据关系式:CCl3CHO~HCOO-~I2计算;
(6)A.酸性越强,电离程度越大,溶液pH越小;
B.电离程度越大,酸性越强,溶液中离子浓度越大,导电能力越强;
C.酸性越弱,其钠盐的水解程度越大,溶液pH越大.

解答 解:(1)由仪器a的结构可知,该分液漏斗能平衡压强,使漏斗内液体顺利滴下,为恒压分液漏斗,冷凝管水流遵循逆流原理,水流方向是下口进上口出,
故答案为:恒压分液漏斗;下口进上口出;
(2)浓盐酸制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气杂质,应用饱和的食盐水除掉氯化氢,当含氯化氢的氯气通过饱和食盐水时,氯化氢溶解在其中,氯气几乎不溶,氯气能与水反应生成HCl与HClO,会发生:CCl3CHO+HClO→CCl3COOH(三氯乙酸)+HCl、C2H5OH+HCl→C2H5Cl+H2O,导致装置D中副产物:CCl3COOH、C2H5Cl增多,
故答案为:饱和食盐水;CCl3COOH、C2H5Cl;
(3)E装置盛放氢氧化钠溶液,吸收尾气中氯气、HCl防止污染空气,反应离子方程式为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O、H++OH-=H2O,
故答案为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O; H++OH-=H2O;
(4)CCl3COOH溶于乙醇与CCl3CHO,应采取蒸馏方法进行分离,
故答案为:不可行,三氯乙酸可溶于乙醇、三氯乙醛;
(5)根据消耗的Na2S2O3计算
剩余I2的物质的量0.02000mol•L-1×0.02L×$\frac{1}{2}$=2×10-4mol,与HCOO-反应的I2的物质的量为0.1000mol•L-1×0.02L-2×10-4mol=1.8×10-3mol,由CCl3CHO~HCOO-~I2可知,CCl3CHO的物质的量为1.8×10-3mol,则产品的纯度为$\frac{1.8×1{0}^{-3}mol×147.5g/mol}{0.4g}$×100%=66.4%,
故答案为:66.4%;
(6)A.分别测定0.1mol•L-1两种酸溶液的pH,三氯乙酸的pH较小,说明三氯乙酸电离程度比乙酸的大,则三氯乙酸的酸性比乙酸的强,故A正确;
B.用仪器测量浓度均为0.1mol•L-1的三氯乙酸和乙酸溶液的导电性,测得乙酸溶液的导电性弱,三氯乙酸溶液中离子浓度更大,说明三氯乙酸电离程度比乙酸的大,则三氯乙酸的酸性比乙酸的强,故B正确;
C.测定等物质的量浓度的两种酸的钠盐溶液的pH,乙酸钠溶液的pH较大,说明乙酸钠的水解程度更大,则乙酸的酸性比三氯乙酸的弱,故C正确;
故答案为:ABC.

点评 本题考查三氯乙醛的制备,关键是明确反应原理与各装置作用,掌握常用物质分离提纯方法,注意对题目信息的应用,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.设 NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是(  )
A.溶有1molFe(OH)3的胶体中,含有NA个Fe(OH)3胶粒
B.在标准状况下,22.4L水的分子数为NA
C.常温常压下,14 gC2H4和 C3H6 的混合物含有的氢原子数为2NA
D.1molFe与足量Cl2反应,铁失去电子数为2NA

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.已知下列反应在1362K时的平衡常数:
(1)H2(g)+$\frac{1}{2}$S2(g)?H2S(g) KΘ(1)=0.80
(2)3H2(g)+SO2(g)?2H2O(g)+H2S(g) KΘ(2)=1.8×104
计算反应4H2(g)+2SO2(g)?S2(g)+4H2O(g)在该温度时的平衡常数KΘ

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.CuCl晶体呈白色,熔点为430℃,沸点为1490℃,见光分解,露置于潮湿空气中易被氧化,难溶于水、稀盐酸、乙醇,易溶于浓盐酸生成H3CuCl4,反应的化学方程式为CuCl(s)+3HCl(aq)?H3CuCl4(aq).

(1)实验室用如图1所示装置制取CuCl,反应原理为:
2Cu2++SO2+8Cl-+2H2O═2CuCl43-+SO42-+4H+
CuCl43-(aq)?CuCl(s)+3Cl-(aq)
①装置C的作用是吸收未反应的二氧化硫.
②装置B中反应结束后,取出混合物进行所示操作,得到CuCl晶体.
混合物$→_{i}^{冷却}$ $→_{ii}^{倒入溶有SO_{2}的水中}$ $→_{iii}^{过滤}$ $→_{iV}^{洗涤}$ $→_{v}^{干燥}$CuCl晶体
操作ⅱ的主要目的是促进CuCl析出、防止CuCl被氧化;操作ⅳ中宜选用的试剂是水、稀盐酸或乙醇.
③实验室保存新制CuCl晶体的方法是避光、密封保存.
④欲提纯某混有铜粉的CuCl晶体,请简述实验方案将固体溶于浓盐酸后过滤,去滤液加入大量的水稀释,过滤、洗涤、干燥得到CuCl.
(2)某同学利用如图2所示装置,测定高炉煤气中CO、CO2、N2和O2的百分组成.
已知:i.CuCl的盐酸溶液能吸收CO形成Cu(CO)Cl•H2O.
ii.保险粉(Na2S2O4)和KOH的混合溶液能吸收氧气.
①D、F洗气瓶中宜盛放的试剂分别是氢氧化钡溶液、CuCl的盐酸溶液.
②写出保险粉和KOH的混合溶液吸收O2的离子方程式:2S2O42-+3O2+4OH-=4SO42-+2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.某工厂的废渣中含NaCl、Mg ( OH)2、CaCO3、BaCO3等,为实现变废为宝,设计了以下工艺流程制备七水硫酸镁.
在废渣中加入过量的稀硫酸,控制 pH为5.0,温度在52℃左右,用搅拌器持续搅拌.
(1)搅拌的作用是为使反应充分进行,其化学原理为使Mg(OH)2、BaCO3转化为硫酸盐,且搅拌过程中CO2不断逸出,使平衡CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2CO3右移;
(2)经过分析,过滤所得滤液中含有的离子的主要为 Na+、Mg2+、H+、SO42-、Cl-,为了除去H+,最好加入适量的MgO、MgCO3或Mg(OH)2 (填化学式).
(3)蒸发浓缩器的溶液中主要含有氯化钠和硫酸镁,通入高温水蒸汽并控制温度在100~110℃,蒸发浓缩结晶,此时析出的晶体主要是氯化钠,说明此温度下硫酸镁的溶解度比氯化钠大 (“大”或“小”). 结晶槽中硫酸镁结晶的方法为冷却结晶.
(4)为了检验所得 MgSO4•7H2O 是否纯净,具体的操作为用洗净的铂丝蘸取洗净槽中的最后清液,在酒精灯上灼烧,如果显黄色,则所得MgSO4•7H2O不纯净,如果不显黄色,则所得MgSO4•7H2O纯净.

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

14.某矿石含碳酸镁和石英,制备高纯硅和硅胶的工艺流程如图:

(1)“硅胶”常用作干燥剂,也可以用作催化剂的载体. A 的结构式为O=C=O.
(2)制备粗硅的方程式为SiO2+2C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑.
(3)操作I为过滤,操作Ⅱ为蒸发结晶或蒸发浓缩、冷却结晶,操作Ⅲ所用仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒等.
(4)操作Ⅲ,需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是防止镁离子水解.
(5)溶液G用E酸化的方程式为Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓.
(6)电解饱和的K溶液的离子方程式为2Cl-+2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑,阳极电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

1.硅孔雀石是一种含铜的矿石,含铜形态为CuCO3•Cu(OH)2和CuSiO3•2H2O,同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质.以硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程如图:

请回答下列问题:
(1)完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3•2H2O发生反应的化学方程式
CuSiO3•2H2O+H2SO4═CuSO4+H4SiO4+H2O;
用离子方程式表示双氧水的作用2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O.
(2)步骤②调节溶液pH选用的最佳试剂是B
A.Fe2O3  B.CuO    C.Al2O3      D.NH3•H2O
(3)有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如表:
氢氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2
开始沉淀的pH3.31.56.54.2
完全沉淀的pH5.23.79.76.7
由上表可知:当溶液pH=4时,可以完全除去的离子是Fe3+,不能完全除去的离子是Al3+
(4)滤液B通过蒸发浓缩(设体积浓缩为原来的一半)、冷却结晶可以得到CuSO4•5H2O晶体.某同学认为上述操作会拌有硫酸铝晶体的析出.请你结合相关数据对该同学的观点予以评价(已知常温下,Al2(SO43饱和溶液中c(Al3+)=2.25mol•L-1,Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34)该同学的观点是错误的;通过计算可知,滤液B中,c(Al3+)=3.2×10-4mol/L,浓缩后c(Al3+)=6.4×10-4mol/L<<2.25mol/L,所以不会有硫酸铝晶体析出.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.下列说法不正确的是(  )
A.铁在潮湿空气中生锈是自发过程B.有些放热反应常温下是非自发的
C.自发反应都是熵增大的反应D.电解池的反应不都是非自发反应

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.下列实验操作、现象或结论正确的是(  )
A.蒸发操作时,应使蒸发皿中的水分完全蒸干后,才能停止加热
B.加入盐酸,放出无色无味气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊的气体,则原溶液中只含CO32-
C.分液操作时,分液漏斗中下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出
D.除去铜粉中混有的少量镁粉和铝粉可加入足量氢氧化钠溶液,反应后过滤、洗涤

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