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5.实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见图,相关物质的物理性质见附表).
相对分
子质量
密度
/(g•cm-3
沸点/℃
1603.11958.8
苯甲醛1061.04179
1,2-二氯乙烷991.235183.5
间溴苯甲醛1851.587229
其实验步骤为:
步骤1:将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛(5.3g)充分混合后,升温至60℃,缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴,保温反应一段时间,冷却.
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液.有机相用10%NaHCO3溶液洗涤.
步骤3:经洗涤的有机相加入适量无水硫酸钙固体,放置一段时间后过滤.
步骤4:为了防止间溴苯甲醛因温度过高被氧化,把步骤3处理得到的间溴苯甲醛加入少量锌粉,同时采用某种技术,收集相应馏分,其中收集到间溴苯甲醛为3.7g.
(1)实验装置中采用的加热方式为水浴加热,冷凝管的作用为导气、冷凝回流,锥形瓶中的试剂应为NaOH.
(2)步骤1所加入的无水AlCl3的作用为催化剂.
(3)步骤2中用10%NaHCO3溶液洗涤有机相,是为了除去溶于有机相的Br2、HCl(填化学式).
(4)步骤3中加入的无水硫酸钙固体的目的是除去有机相的水.
(5)步骤4中,某种技术为减压蒸馏.
(6)本实验所得到的间溴苯甲醛产率是40.0%.

分析 苯甲醛与溴在氯化铝催化作用下在60℃时反应生成间溴苯甲醛,通式生成HBr,经冷凝回流可到间溴苯甲醛,生成的HBr用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气,有机相中含有Br2,加入HCl,可用碳酸氢钠除去,有机相加入无水MgSO4固体,可起到吸收水的作用,减压蒸馏,可降低沸点,避免温度过高,导致间溴苯甲醛被氧化,以此解答该题.

解答 解:(1)由无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛(5.3g)充分混合后,升温至60℃可知,需用水浴加热的方式;因溴易挥发,为使溴充分反应,应进行冷凝回流,以增大产率,反应发生取代反应,生成间溴苯甲醛的同时生成HBr,用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气,
故答案为:水浴加热;导气、冷凝回流;NaOH;
(2)将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛充分混合,三种物质中无水AlCl3为催化剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,苯甲醛为反应物,
故答案为:催化剂;
(3)将反应混合物含有溴,缓慢加入一定量的稀盐酸中,加入碳酸氢钠,可与Br2、HCl反应,
故答案为:Br2、HCl;
(4)经洗涤的有机相含有水,加入适量无水MgSO4固体,可起到除去有机相的水的作用,
故答案为:除去有机相的水;
(5)减压蒸馏,可降低沸点,避免温度过高,导致间溴苯甲醛被氧化,
故答案为:减压蒸馏;
(6)苯甲醛完全反应生成间溴苯甲醛的理论产量为5.3g×$\frac{185}{106}$,故间溴苯甲醛的产率为$\frac{3.7g}{5.3g×\frac{185}{106}}$×100%=40.0%,
故答案为:40.0%.

点评 本题考查有机物制备实验,涉及对装置及操作的分析评价、物质的分离提纯、产率计算等,难度中等,注意操作规范性及仪器作用.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.已知25℃时,AgCl的溶度积Ksp=1.8×10-10,则下列说法正确的是(  )
A.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp值变大
B.AgNO3溶液与NaCl溶液混合后的溶液中,一定有c(Ag+)=c(Cl-
C.温度一定时,当溶液中c(Ag+)×c(Cl-)=Ksp时,此溶液中必有AgCl的沉淀析出
D.将AgCl加入到较浓的KI溶液中,AgCl能转化为AgI

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.电解制金属锰的阳极泥中主要含有MnO2,MnO等.利用该阳极泥生产MnO2的工艺流程如下:

已知:①部分物质的溶解性或Ksp如表:
物质MnSO4Mn(OH)2MnO2
溶解性或Ksp易溶1.9×10-13难溶
②Na2MnO4,在pH≤7的环境中,易歧化为MnO2和高锰酸钾.
回答下列问题:
(1)电解MnSO4溶液时,阴极为Mn2+得电子被还原为金属Mn,阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
电解过程中溶液的pH不能过高,也不能过低,需要控制电解液的pH≈6.8,原因是pH过高,Mn2+生成Mn(OH)2,pH过低时,阴极上氢离子放电.
(2)步骤①中+2价Mn和+4价Mn均被氧化为Na2MnO4,写出该步骤中+2价Mn反应的化学方程式:MnO+2NaOH+O2$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$Na2MnO4+H2O.
(3)步骤②一④均采用pH≈10的环境,目的是提高产品中Mn的转化率.
(4)步骤④中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1,则氧化产物的化学式为CO2.该反应中除氧化产物和还原产物的另外一种生成物的化学式为NaOH.
(5)步骤⑥为烘干操作,所用的烘干设备可能是BD(填字母).
A.鼓风机         B.烘干机         C.压榨机         D.红外烘箱
(6)产率与步骤①煅烧温度的关系如图所示:

步骤①最好选用的煅烧温度约为B°C(填字母).
A.340            B.460          C.490           D.550.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.某实验小组模拟工业上用SiHCl3与H2在1357K的条件下制备高纯硅,实验装置如下图所示 (加热及夹持装置略去):

已知SiHCl3的性质如下:沸点为33.0℃;密度为1.34g•mL-1;易溶于有机溶剂;能与H2O剧烈反应;在空气中易被氧化.
请回答:
(1)装置C中的烧瓶用水浴加热的优点为受热均匀,使产生SiHCl3的气流平稳.
(2)装置D中发生反应的化学方程式为SiHCl3+H2 $\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl.
(3)装置E的作用为①吸收HCl、②吸收未反应的SiHCl3、③防倒吸.
(4)相关实验步骤如下,其合理顺序依次为②①⑤④③(填入所缺序号).
①加热装置C,打开K2,滴加6.5mL SiHCl3
②打开K1,装置A中反应一段时间;
③关闭K1
④关闭K2
⑤加热装置D至1357K.
(5)计算SiHCl3的利用率:对装置E中液体进行分液操作,取上层液体20.00mL转移至锥形瓶中,滴加几滴酚酞溶液.用0.1mol•L-1盐酸滴定,达到滴定终点时,消耗盐酸20.00mL.达到滴定终点的现象是溶液红色褪去,且半分钟不变色.SiHCl3的利用率为93.34%(保留两位小数).
(6)设计实验,检验SiHCl3与水反应后,所得溶液中存在盐酸取两份溶液,一份加入石蕊试液,变红色,说明含有氢离子;另一份加入硝酸酸化的硝酸银溶液,出现白色沉淀,则证明含有氯离子,由此可以鉴定含有盐酸.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.氯仿(CHCl3)常用作有机溶剂和麻醉剂,常温下在空气中易被氧化.实验室中可用热还原CCl4法制备氯仿,装置示意图如图1及有关数据如下:

物质相对分子质量密度/(g•mL-1沸点/℃水中溶解性
CHCl3119.51.5061.3难溶
CCl41541.5976.7难溶
实验步骤:
①检验装置气密性;
②开始通入H2; 
③点燃B处酒精灯;
④向A处水槽中加入热水,接通C处冷凝装置的冷水;   
⑤向三颈瓶中滴入20mLCCl4
⑥反应结束后,停止加热,将D处锥形瓶中收集到的液体分别用适量NaHCO3溶液和水洗涤,分出的产物加入少量无水CaCl2固体,静置后过滤;
⑦对滤液进行蒸馏纯化,得到氯仿15g.请回答:
(1)若步骤②和步骤③的顺序颠倒,则实验中产生的不良后果可能为加热时氢气遇氧气发生爆炸;生成的氯仿被氧气氧化.
(2)B处中发生主要反应的化学方程式为CCl4+H2$→_{△}^{催化剂}$CHCl3+HCl.
(3)C处中应选用的冷凝管为如图2B(填选项字母);冷水应从该冷凝管的a(填“a”或“b”)口接入.
(4)步骤⑥中,用水洗涤的目的为洗掉NaHCO3和NaCl.
(5)该实验中,氯仿的产率为61%.
(6)氯仿在空气中能被氧气氧化生成HCl和光气(COCl2),该反应的化学方程式为2CHCl3+O2=2COCl2+2HCl.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

10.环己酮是重要的化工原料,也是重要的工业溶剂.实验室制备环己酮的原理、有关数据及装置示意图如图:
反应原理:如图1所示

反应放热,温度过高或者重铬酸钠过量会进一步氧化.
主要物料及产物的物理参数:
名称性状密度溶点℃沸点℃溶解度
乙醚
环已醇无色,有刺激性气味0.962425.93161.55.67g/100mL
环已酮无色,有刺激性气味0.9478-155.72.4g/100mL
实验装置:
如图2所示
实验步骤:
Ⅰ.投料:在100mL三颈烧瓶中加入20mL水,慢慢加入5mL浓硫酸摇动,振荡下缓慢加入5mL(4.8g,0.048mol)环己醇,并将混合液温度降至30℃以下.将5g(0.019mol)重铬酸钠溶于水得橙红色溶液备用.
Ⅱ.反应:将约$\frac{1}{5}$的重铬酸钠溶液加入三颈烧瓶中,充分搅拌使之混合均匀.冷水浴冷却,控制反应温度在55~60℃.待橙红色消失后,再将剩余的重铬酸钠溶液分四次加入到三颈烧瓶中.当温度自动下降时,加入4mL甲醇使反应液完全变成墨绿色(三价铬);
Ⅲ.蒸馏:在反应瓶中加入30mL水,并改为蒸馏装置,收集90~99℃之间的馏分(环己酮与水的共沸物)至无油珠为止;
Ⅳ.萃取、干燥:将馏出液用食盐饱和后转入分液漏斗中,分出有机层.水层用8mL乙醚提取一次,将乙醚提取液和有机层合并,用无水硫酸镁干燥; 5.蒸馏,收集环己酮产品2.6g. 请回答下列问题:
(1)装置A的名称是分液漏斗.
(2)完成并配平反应方程式:
3+1 Na2Cr2O7+4H2SO4→3+1  Na2SO4+1  Cr2(SO43+7 H2O
(3)反应过程中加入甲醇后有无色气体生成.加入甲醇的作用是将过量的重铬酸钠还原,防止环己酮继续被氧化,请用离子方程式表示反应原理CH3OH+Cr2O72-+8H+→CO2↑+2Cr3++6H2O.
(4)步骤4向馏出液加入食盐的目的是利用盐析原理,减少环己酮在水中的溶解度,有利于分层,将乙醚提取液和有机层合并的原因是减少环己酮在水中溶解造成的损失.
(5)计算所得产品的产率55.3%.(保留三位有效数字)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、速凝于一体的新型多功能水处理剂.其生产流程如图1:

(1)配制KOH溶液时,是在每100mL水中溶解61.6g KOH固体(该溶液的密度为1.47g/mL),它的物质的量浓度是10mol/L.
(2)在溶液I中加入KOH固体的目的是AC(填编号).
A.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
C.为下一步反应提供碱性的环境
D.使副产物KClO3转化为 KClO
(3)每制得59.4克K2FeO4,理论上消耗氧化剂的物质的量为0.45mol.从溶液II中分离出K2FeO4后,还得到副产品KNO3、KCl,写出③中反应的离子方程式:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
(4)高铁酸钾(K2FeO4)溶液中加入稀硫酸,溶液变为黄色,并有无色气体产生,该反应的离子方程式是4FeO42-+20 H+=4Fe3++3O2↑+10H2O.
(5)从环境保护的角度看,制备K2FeO4较好的方法为电解法,其装置如图2所示.电解过程中阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

14.磷酸亚铁[Fe3(PO42•8H2O]为白蓝色晶体,溶于强酸,不溶于水、醋酸和乙醇.主要用于制造磷酸铁锂电池.实验室制备磷酸亚铁的装置示意图如图、反应和实验步骤如下.
主要反应为:
3FeSO4+2Na2HPO4+2CH3COONa+8H2O=Fe3(PO42•8H2O↓+3Na2SO4+2CH3COOH
实验步骤:①在仪器A中先加入抗坏血酸(C6H8O6)稀溶液作底液②向仪器A中,滴入Na2HPO4与CH3COONa混合溶液至pH=4 ③滴入15.2克FeSO4溶液,最终维持pH=6,充分反应后,静置④进行操作a,干燥得到的磷酸亚铁12.8克.
(1)仪器A的名称是三颈烧瓶.
(2)实验中配制FeSO4溶液时,先要对蒸馏水进行的操作是煮沸、冷却.
(3)实验中不是将三种溶液直接混合的原因是避免生成Fe(OH)2沉淀,反应时需不断搅拌,其目的是使反应物充分接触,避免生成Fe(OH)2沉淀 .
(4)步骤④进行的操作a是过滤、洗涤.
(5)检验磷酸亚铁粗产品中是否混有氢氧化铁杂质的方法是取少量固体溶于适量盐酸,然后滴入KSCN溶液,容易变红色,说明含有Fe3+,否则不含.
(6)本实验的产率是76.5%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.两种金属元素M和N,其中M单质是人类使用最广泛和最多的金属,N元素的氧化物和氢氧化物均具有两性,它们的单质及化合物有着各自的性质.
(1)在一定温度下,氧化M可以与一氧化碳发生下列反应:M2O3(s)+3CO(g)?2M(s)+3CO2(g)
①元素M名称铁,该反应的平衡常数表达式为:K=$\frac{c^3(C{O}_{2})}{c^3(CO)}$.
②该温度下,在2L盛有M2O3粉末的密闭容器中通入CO气体,10min后,生成了单质M11.2g,则10min内CO的平均反应速率为0.0015mol•L-1•min-1
(2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态:
①CO(或CO2)的浓度不再变化,②CO(或CO2)的生成速率消耗速率相等.
(3)某些金属氧化物粉末和N单质粉末状固体在镁条的引燃下可以发生反应.下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与该反应最接近的是b.

(4)写出N的氢氧化物在水中发生碱式电离的电离方程式:Al(OH)3?Al3++3OH-,欲使上述平衡体系中N简单阳离子浓度增加,可加入的物质是盐酸.

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