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16.2016年8月17日,广东警方查获黑窝点非法使用Na2S2O4等浸泡食物来达到保鲜作用,Na2S2O4俗称保险粉,大量用于漂白纸张和印染工业.某学习小组用下列方法制备该物质.
①把甲酸(HCOOH)溶于甲醇溶液,再和足量的NaOH溶液混合配成溶液;
②制取SO2并通入上述溶液中,一段时间后可获得保险粉.
(已知:Na2S2O4在水中溶解度较大,在甲醇中溶解度较小)

装置如图1所示
(1)A装置中的分液漏斗改为恒压滴液漏斗(仪器名称)更合适,D中盛放的试剂为NaOH溶液.
(2)B装置的作用为防倒吸、防堵塞;
(3)C装置内发生的化学反应方程式为2SO2+HCOONa+NaOH=Na2S2O4+CO2+H2O.
(4)分离C装置中产品时就选用图2装置中丁(填甲、乙、丙、丁,下同),回收乙醇的装置为甲.
(5)Na2S2O4在碱性环境中除去废水中的CrO42-及+4价S的化合物,反应的离子方程式为3S2O42-+2OH-+2CrO42-+2H2O=2Cr(OH)3↑+6SO32-

分析 A装置中利用硫酸与亚硫酸钠制备二氧化硫,C装置中二氧化硫与甲酸钠在碱性条件下反应得到Na2S2O4,S元素化合价降低,则碳元素被氧化为二氧化碳,反应导致装置内气压减小,B装置为安全瓶,可以防止倒吸与堵塞,剩余的二氧化硫在D装置中吸收,防止污染空气,可以盛放氢氧化钠溶液.
(1)生成二氧化硫,装置内气压增大,硫酸不易顺利流下,可以用恒压滴液漏斗添加硫酸;D中盛放氢氧化钠溶液,吸收尾气中二氧化硫;
(2)B装置为安全瓶,可以防止倒吸与堵塞;
(3)由仪器结构特征可知,仪器C为蒸馏烧瓶;C装置中二氧化硫与甲酸钠在碱性条件下反应得到Na2S2O4、二氧化碳与水;
(4)Na2S2O4在水中溶解度较大,在甲醇中溶解度较小,C中Na2S2O4主要以晶体形成析出,采用过滤方法分离互不相溶的固体与液态;乙醇与水溶液互溶,采取蒸馏方法分离回收;
(5)Na2S2O4在碱性环境中除去废水中的CrO42-、得到+4价S的化合物,应生成Cr(OH)3与亚硫酸根.

解答 解:A装置中利用硫酸与亚硫酸钠制备二氧化硫,C装置中二氧化硫与甲酸钠在碱性条件下反应得到Na2S2O4,S元素化合价降低,则碳元素被氧化为二氧化碳,反应导致装置内气压减小,B装置为安全瓶,可以防止倒吸与堵塞,剩余的二氧化硫在D装置中吸收,防止污染空气,可以盛放氢氧化钠溶液.
(1)生成二氧化硫,装置内气压增大,硫酸不易顺利流下,分液漏斗改为恒压滴液漏斗添加硫酸更合适;D中盛放氢氧化钠溶液,吸收尾气中二氧化硫,
故答案为:恒压滴液漏斗;NaOH溶液;
(2)B装置为安全瓶,可以防止倒吸与堵塞,
故答案为:防倒吸、防堵塞;
(3)C装置中二氧化硫与甲酸钠在碱性条件下反应得到Na2S2O4、二氧化碳与水,反应方程式为:2SO2+HCOONa+NaOH=Na2S2O4+CO2+H2O,
故答案为:2SO2+HCOONa+NaOH=Na2S2O4+CO2+H2O;
(4)Na2S2O4在水中溶解度较大,在甲醇中溶解度较小,C中Na2S2O4主要以晶体形成析出,采用过滤方法分离互不相溶的固体与液态;乙醇与水溶液互溶,采取蒸馏方法分离回收,
故答案为:丁;甲;
(5)Na2S2O4在碱性环境中除去废水中的CrO42-、得到+4价S的化合物,应生成Cr(OH)3与亚硫酸根,反应离子方程式为:3S2O42-+2OH-+2CrO42-+2H2O=2Cr(OH)3↑+6SO32-
故答案为:3S2O42-+2OH-+2CrO42-+2H2O=2Cr(OH)3↑+6SO32-

点评 本题考查物质制备实验,关键是对原理的理解,涉及氧化还原反应、对装置的分析评价、物质的分离提纯、化学仪器识别等,侧重考查学生综合运用知识解决问题能力,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:填空题

6.乙酸正丁酯常用作香精,实验室用冰醋酸和正丁醇制备乙酸正丁酯
Ⅰ.乙酸正丁酯粗产品的制备        
试管中加少许入沸石、7.4 mL正丁醇和6.4 mL冰醋酸,再加入3~4滴浓硫酸,然后安装好装置,加热使之反应.
Ⅱ.乙酸正丁酯粗产品的精制
将试管中的液体转移到分液漏斗中,用10 mL水洗涤,除去下层水层;有机层继续用10 mL 10% Na2CO3洗涤至中性;再用10 mL 的水洗涤.
将酯层进行蒸馏.蒸馏收集乙酸正丁酯产品时,应将温度控制在126.1℃左右.
Ⅲ.计算产率
称量出制得的乙酸正丁酯的质量为5.12 g.
已知:
物质密度/g•cm-3沸点/℃溶解度/100g水
正丁醇0.810118.09
冰醋酸1.049118.1互溶
乙酸正丁酯0.882126.10.7
完成下列填空:
(1)如图装置中长导管有冷凝回流作用,它可以由分水回流装置代替.分水回流装置中回流下来的蒸气冷凝液进入分水器,待分层后,有机层会自动流回到反应器中,将生成的水从分水器中放出去.
分水回流代替长导管回流,对乙酸正丁酯的合成有什么作用.可逆反应,水移离反应体系,平衡向生成酯的方向移动,产率提高
使用分水器装置进行回流的可逆反应反应,一般应具备条件.有水生成,回流有机物位于水上层(反应温度100℃左右)
(2)分水器在使用时须预先加水,使其水面低于分水器回流支管下沿3~5 mm的水.
预先加水的目的是.回流的有机物能及时返回反应体系
(3)反应时加热有利于提高酯的产率,但温度过高时酯的产率反而降低,其可能的原因是.乙酸、正丁醇大量挥发,发生副反应.
(4)水洗的目的是.除去水溶性杂质碱洗的目的是.除去酸性杂质测pH值的操作.pH试纸放在表而皿上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,与比色卡对照读取pH值.
(5)本次实验乙酸正丁酯的产率.54.5%.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

7.某活动小组进行碳酸氢钠的制备实验.有关反应的化学方程式为:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
(1)一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出).试回答下列有关问题:

①实验室制氨气的化学方程式Ca(OH)2+2NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O.
②乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液,丁装置中稀硫酸的作用是吸收未反应完的NH3
③实验结束后,分离出NaHCO3晶体的操作是过滤(填分离操作的名称),该操作所需要的玻璃仪器有:玻璃棒和漏斗、烧杯.
(2)碳酸氢钠受热所得固体12.28g 与足量的石灰水充分反应,所得沉淀经洗涤、干燥.质量为 12.00g,则所得固体中碳酸钠的质量分数为86.3%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.工业上合成氨的流程示意图如下:

回答下列问题:
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气.氮气来源于空气,从空气中制取氮气的方法是液化;氢气来源与水和碳氢化合物,甲烷与水蒸气反应制取氢气的化学方程式为CH4+H2O(g)$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CO+3H2
(2)设备A中含有电加热器、触媒和热交换器,设备A的名称是合成塔.其中发生反应的化学方程式为N2+3H2$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH3
(3)设备B的名称是冷凝塔,其中进水口是a(填“a”或“b”).
(4)设备C的作用是将液氨与未反应的原料气分离.
(5)在原料气制备过程中混有的CO能使催化剂中毒,欲除去原料气中的CO,可通过如下反应实现:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H>0.为了提高该反应中CO的转化率可采取的措施是升高温度(写出一条即可).

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

11.
己二酸 是一种工业上具有重要意义的有机二元酸,在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用,能够发生成盐反应、酯化反应等,并能与二元醇缩聚成高分子聚合物等,己二酸产量居所有二元羧酸中的第二位.实验室合成己二酸的反应原理和实验装置示意图如图:

可能用到的有关数据如下:
物质密度(20℃)熔点沸点溶解性相对分子质量
环己醇0.962g/cm325.9℃160.8℃20℃时水中溶解度3.6g,可混溶于乙醇、苯100
乙二酸1.36g/cm3152℃337.5℃在水中的溶解度:15℃时,1.44g,25℃时2.3g,易溶于乙醇,不溶于苯146
实验步骤如下;
I、在三口烧瓶中加入16mL 50%的硝酸(密度为1.31g/cm3),再加入1~2粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4mL环己醇.
II、水浴加热三口烧瓶至50℃左右,移去水浴,缓慢滴加5~6滴环己醇,摇动三口烧瓶,观察到有红棕色气体放出时再慢慢滴加剩下的环己醇,维持反应温度在60℃~65℃之间.
III、当环己醇全部加入后,将混合物用80℃~90℃水浴加热约10min(注意控制温度),直至无红棕色气体生成为止.
IV、趁热将反应液倒入烧杯中,放入冰水浴中冷却,析出晶体后过滤、洗涤得粗产品.V、粗产品经提纯后称重为5.7g.
请回答下列问题:
(1)仪器b的名称为球形冷凝管(或冷凝管).
(2)向三口烧瓶中滴加环己醇时,要控制好环己醇的滴入速率,防止反应过于剧烈导致温度迅速上升,否则.可能造成较严重的后果,试列举一条可能产生的后果:反应液暴沸冲出冷凝管;放热过多可能引起爆炸,产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中.
(3)已知用NaOH溶液吸收尾气时发生的相关反应方程式为:2NO2+2NaOH═NaNO2+NaNO3+H2O,NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O;如果改用纯碱溶液吸收尾气时也能发生类似反应,则相关反应方程式为:2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2、NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2
(4)为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用冰水和苯洗涤晶体.
(5)粗产品可用重结晶 法提纯(填实验操作名称).本实验所得到的己二酸产率为75%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.聚合化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝Al2(OH)nCl6-n.本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝.其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为:Al2O3(25%~34%)、SiO2(40%~50%)、Fe2O3(0.5%~3.0%)以及少量杂质和水分.已知氧化铝有多种不同的结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸.制备碱式氯化铝的实验流程如下:
根据流程图回答下列问题:
(1)“煅烧”的目的是改变高岭土的结构,使其能溶于酸.
(2)配制质量分数15%的盐酸需要200ml30%的浓盐酸(密度约为1.15g•cm-3)和230g蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒.
(3)“溶解”过程中发生反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O.
(4)加少量铝粉的主要作用是除去溶液中的铁离子.
(5)“蒸发浓缩”需保持温度在90~100℃,控制温度的实验方法是水浴.
(6)若溶解过程改为加入一定浓度的氢氧化钠溶液,发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.中和热是(  )
A.酸和碱反应生成1mol水时所放出的热
B.1mol酸和1mol碱反应生成盐和水时所放出的热
C.强酸稀溶液和强碱稀溶液反应生成1mol液态水时所放出的热
D.稀Ba(OH)2和稀H2SO4完全反应生成1mol水时所放出的热

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

5.某兴趣小组模拟企业对含铬废水(Cr2O72-和Cr3+)处理流程如图1.

已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O
请回答:
(1)用离子方程式表示调节池里发生的反应Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O.
(2)操作Ⅰ得到的残渣的化学式为Fe(OH)3
(3)①、操作Ⅲ调节pH时最适合作为调节剂的是B
A.4mol•L-1盐酸       B.6mol•L-1硫酸     C.石灰乳             D.碳酸钠
②、不选择其它的原因是根据2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O,以及实验目的,应加入酸,促使平衡向正反应方向进行,故C、D错误;因为Cr2O72-具有强氧化性,能把Cl-氧化成Cl2,故选项A错误.
(4)为检测处理后废水中铬的含量,取100mL处理后的样品于锥形瓶中,用浓醋酸调节pH=5,并加入适量固体抗坏血酸,使Cr2O72-完全转化为Cr3+,再用amol•L-1的EDTA(用H4Y表示)标准溶液进行滴定,其反应原理为:Cr2O72-→2Cr3+,Cr3++Y4-=CrY-
①滴定时采用图2所示的侧边自动定零位滴定管,具有的优点操作简单、无视力误差、计量精确.
②实验消耗EDTA标准溶液b mL,则处理后废液中含铬浓度为520abmg•L-1(用含a、b的式子表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.常温下,向浓度为0.1mol/L、体积为V L的氨水中逐滴加入一定浓度的盐酸,用pH计测溶液的pH随盐酸的加入量而降低的滴定曲线,d点两种溶液恰好完全反应.根据图回答下列问题:
(1)该温度时氨水的电离平衡常数K=10-5
(2)比较b、c、d三点时的溶液中,水电离 的c(OH-)大小顺序为d>c>b.
(3)滴定时,由b点到c点的过程中,下列各选项中数值保持不变的有BCD.
A.c(H+)•c(OH-)       B.$\frac{{c({H^+})}}{{c(O{H^-})}}$      C.$\frac{{c({H_4}^+)•c(O{H^-})}}{{c(N{H_3}•{H_2}0)}}$     D..$\frac{c(N{H}_{3}.{H}_{2}O).c({H}^{+})}{c(N{{H}_{4}}^{+})}$
(4)根据以上滴定曲线判断下列说法正确的是(溶液中N元素只存在NH4+和 NH3•H2O两种形式)D.
A.点b所示溶液中:c(NH4+)+c(H+)=c(NH3•H2O)+c(OH-
B.点 c所示溶液中:c(Cl-)=c(NH3•H2O)+c(NH4+
C.点 d所示溶液中:c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-
D.滴定中可能有:c(NH3•H2O)>c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+
(5)滴定过程中所用盐酸的pH=1,d点之后若继续加入盐酸至图象中的e点(此时不考虑NH4+水解的影响),则e点对应的横坐标为$\frac{11V}{9}$.

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