精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
12.某化学小组以苯甲酸的粗产品作为原料(含少量溶解度随温度变化影响较小的可溶物以及泥沙),提纯获得纯净的苯甲酸,再进行制取苯甲酸甲酯的实验.已知苯甲酸的溶解度如下表:
 温度 25℃ 50℃ 95℃
 溶解度 0.17g 0.95g 6.8g
I.提纯苯甲酸产品
某同学为了提纯某苯甲酸样品,进行了如下实验:
(1)室温时,取少量样品放入烧杯,加入100mL蒸馏水充分搅拌,发现样品几乎没溶解;将烧杯放在石棉网上加热,待样品充分溶解后,再加入少量蒸馏水,然后趁热过滤.趁热过滤的目的是滤除去不溶于水的杂质,并避免溶质因温度降低析出而造成损失;将所得滤液冷却至室温,使苯甲酸以晶体形式析出,然后过滤得到较纯净的苯甲酸晶体;
II.合成苯甲酸甲酯粗产品(已知部分物质的沸点如下表)
物质甲醇苯甲酸苯甲酸甲酯
相对分子质量34122136
沸点/℃64.7249199.6
在烧瓶中加入12.2g 苯甲酸和20mL 甲醇(密度约0.79g•mL-1),再小心加入3mL 浓硫酸,混匀后,投人几粒碎瓷片,小心加热使反应完全,得苯甲酸甲酯粗产品.
(2)浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂;若反应产物水分子中有同位素18O,写出能表示反应前后18O位置的化学方程式:C6H5-CO18OH+CH3OH?C6H5-COOCH3+H218O;
(3)甲和乙两位同学分别设计了如图1两套实验室合成苯甲酸甲酯的装置(夹持仪器和加热仪器均已略去).选择适当的装置(甲或乙),并说明你选择理由甲中有冷凝回流装置_;若要提高苯甲酸甲酯的产率,可采取的措施及时分离出产物苯甲酸甲酯(答案合理即可);(至少写出一条措施).
III.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程图如图2进行精制.

(4)以上流程图a、b所代表的实验操作为a:分液b:蒸馏;
(5)通过计算,苯甲酸甲酯的产率为65.0%(保留两位有效数字).

分析 (1)温度低时苯甲酸溶解度很低,易析出过滤会使其损失;
(2)根据酯化反应中浓硫酸的作用进行解答;酯化反应机理为酸脱羟基醇脱氢,据此写出该反应的化学方程式;
(3)根据甲图、乙图装置的圆底烧瓶上没有冷凝管及甲醇易挥发进行分析;
(4)操作a用于分离有机物层和溶液,操作b用于分离沸点不同的物质;
(5)产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%,根据反应物的物质的量判断过量,根据不足量计算出理论上生成苯甲酸甲酯的物质的量,再计算出其产率.

解答 解:(1)温度低时苯甲酸溶解度很低,易析出过滤会使其与泥沙混合滤出导致其损失,滤液冷却至室温时,由于苯甲酸在水中溶解的质量减小,降温使其析出会得到较纯净的苯甲酸晶体,
故答案为:滤除去不溶于水的杂质,并避免溶质因温度降低析出而造成损失;冷却至室温;
(2)浓硫酸在酯化反应中起到了催化剂作用,酯化反应为可逆反应,浓硫酸吸收反应生成的水,可以促进酯的生成,浓硫酸起到了吸水剂的作用;苯甲酸与甲醇在浓硫酸作用下的酯化反应为:苯甲酸脱去羟基,据此脱去羟基中的氢原子,二者反应生成苯甲酸甲酯,所以水中18O原子来自苯甲酸,反应的化学方程式为:C6H5-CO18OH+CH3OH?C6H5-COOCH3+H218O;
故答案为:催化剂和吸水剂;C6H5-CO18OH+CH3OH?C6H5-COOCH3+H218O;
(3)由装置图可知,甲图的圆底烧瓶上有冷凝管,充分起到回流作用,乙图没有,而本题中反应物甲醇沸点低,苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸点远高于甲醇,若采用乙图,甲醇必定会大量挥发,不利于合成反应,所以应冷凝回流,减少甲醇的挥发,提高产率;及时分离出产物苯甲酸甲酯(答案合理即可);
故答案为:甲; 甲中有冷凝回流装置;及时分离出产物苯甲酸甲酯(答案合理即可);
(4)苯甲酸甲酯不溶于水,操作a,分离出互不相溶的液体,通常采用分液操作完成;操作b,甲醇和苯甲酸甲酯相互溶解,利用二者沸点不同,可以通过蒸馏操作分离,
故答案为:分液、蒸馏;
(5)12.2g苯甲酸的物质的量为:$\frac{12.2g}{122g/mol}$=0.1mol,20mL甲醇(密度约0.79g/mL)的物质的量为:$\frac{0.79g/mL×20mL}{32g/mol}$=0.49mol>0.1mol,
则理论上生成苯甲酸甲酯的物质的量为:0.1mol,质量为:136g/mol×0.1mol=13.6g,则苯甲酸甲酯的产率为:$\frac{8.84g}{13.6g}$×100%=65.0%,
故答案为:65.0%.

点评 本题通过苯甲酸甲酯的制备方法,考查了物质制备方案的设计与评价,题目难度中等,明确物质的制备原理为解答此类题的关键,该题为乙酸乙酯的制备知识的迁移题目,充分考查了学生灵活应用所学知识的能力.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.1mol•L-1Na2SO4溶液的含义是(  )
A.1L溶液中含142gNa2SO4B.1L溶液中含有1molNa+
C.将142gNa2SO4溶于1L水中配成溶液D.1L水中含有1molNa2SO4

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.在恒温恒容的密闭容器中,通入lmolN2和3molH2,发生反应:N2(g)+3H2(g)$?_{催化剂}^{高温高压}$ 2NH3(g).
已知:①反应过程中的能量变化如图所示;
②达到平衡时,测得反应放出的热量为18.4kJ,混合气体的物质的量为3.6mol.请回答下列问题.
(1)图中A点表示反应物具有的总能量;C点表示生成物具有的总能量.
(2)该反应通常使用以铁为主体的复合催化剂,使用该催化剂时,B点的变化是降低(填“升高”或“降低”).
(3)该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ/mol.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.铬是一种银白色金属,化学性质稳定,以+2、+3和+6价为常见价态.工业上以铬铁矿(主要成分为FeO•Cr2O3,含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产金属铬和重铬酸钠Na2Cr2O7•2H2O(已知Na2Cr2O7是一种强氧化剂),其主要工艺流程如图1:

查阅资料得知:
①常温下,NaBiO3不溶于水,有强氧化性,在碱性条件下,能将Cr3+转化为CrO42-
②常温下,Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31
回答下列问题:
(1)工业上常采用热还原法制备金属铬,写出以Cr2O3为原料,利用铝热反应制取金属铬的化学方程式Cr2O3+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cr+Al2O3
(2)酸化滤液D时,不选用盐酸的原因是盐酸中的Cl-会被氧化,产生Cl2
(3)固体E的主要成分是Na2SO4,根据图2分析操作a为蒸发结晶、趁热过滤.
(4)已知含+6价铬的污水会污染环境.电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr2O72-,处理该废水常用还原沉淀法,具体流程如下:
含Cr2O72-的废水$→_{加入Na_{2}S_{2}O_{3}溶液}^{调节pH至2-3}$含Cr3+的废水$→_{控制pH}^{加入NaOH溶液}$Cr(OH)3沉淀
①Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似.在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高,用离子方程式表示其原因Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O;
②下列溶液中可以代替上述流程中Na2S2O3溶液的是D(填选项序号);
A.FeSO4溶液    B.浓H2SO4     C.酸性KMnO4溶液D.Na2SO3溶液
③调整溶液的pH=5时,通过列式计算说明溶液中的Cr3+是否沉淀完全c(Cr3+)•(10-93=6.3×10-31,解之得c(Cr3+)=6.3×10-4>10-5,所以没有沉淀完全;
④上述流程中,每消耗0.1molNa2S2O3转移0.8mole-,则加入Na2S2O3溶液时发生反应的离子方程式为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途.
下图是模拟工业制备氢溴酸粗品并精制流程:

根据上述流程回答下列问题:
(1)操作Ⅱ和操作Ⅲ的名称分别是过滤、蒸馏.
(2)混合①中使用冰水的目的是降低体系温度,防止溴蒸发,使反应完全.
(3)操作Ⅲ一般适用于分离d(填字母)混合物.
a.固体和液体     b.固体和固体    c.互不相溶的液体    d.互溶的液体
(4)混合②中加入Na2SO3时发生的离子反应方程式SO32-+Br2+2H2O=2Br-+2H++SO42-
(5)操作Ⅱ之前加入的Ba(OH)2要控制用量,如何确定加入的Ba(OH)2已充足取反应后的上层清液少许于试管中,滴加氢氧化钡溶液,若无沉淀证明试剂加入已充分.
(6)纯净的氢溴酸应为无色液体,但实际工业生产中制得的氢溴酸(工业氢溴酸)带有淡淡的黄色,于是甲乙同学设计了简单实验加以探究:
甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3+,则用于证明该假设所用的试剂为KSCN溶液,若假设成立,可观察到的现象为溶液变成红色.
乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含有Br2,其用于证明该假设所用的试剂为CCl4,选取该类型试剂的原则有AC.
A.该试剂与原溶剂及溶质不反应      B.该试剂的密度比原溶剂大
C.该试剂与原溶剂不互溶               D.该试剂比原溶剂更易溶解HBr.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一,易被氧化为硫酸钠.某研究小组进行如下实验:采用如图1装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5.装置 II中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:Na2SO3+SO2═Na2S2O5

(1)装置 I中产生气体的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O.
(2)要从装置 II中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是过滤.
(3)装置 III用于处理尾气,可选用的最合理装置如图2(夹持仪器已略去)为d(填序号).
(4)Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3.证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,可采用的方法是ae(填序号).
a.测定溶液的pH     b.加入Ba(OH)2溶液   c.加入盐酸
d.加入品红溶液      e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是取少量Na2S2O5晶体于试管中,加入适量水溶解,滴加盐酸,振荡,再滴加氯化钡溶液,有白色沉淀生成.
(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂.测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:

(已知:滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O═H2SO4+2HI)
①按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为0.16g•L-1
②在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测得结果偏低(填“偏高”“偏低”或“不变”).

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:实验题

4.三氯化铬是化学合成中的常见物质,三氯化铬易升华,在高温下能被氧气氧化.制备三氯化铬的流程如图1所示:

(1)重铬酸铵分解产生的三氧化二铬(Cr2O3难溶于水)需用蒸馏水洗涤,如何用简单方法判断其已洗涤干净?
(2)已知CCl4沸点为76.8℃,为保证稳定的CCl4气流,适宜的加热方式是水浴加热(用温度计指示温度).
(3)用图2装置制备CrCl3时,反应管中发生的主要反应为:Cr2O3+3CCl4═2CrCl3+3COCl2,则向三颈烧瓶中通入N2的作用:
①赶尽反应装置中的氧气;
②鼓气使反应物进入管式炉中进行反应.
(4)样品中三氯化铬质量分数的测定:称取样品0.3000g,加水溶解并定容于250mL容量瓶中.移取25.00mL于碘量瓶(一种带塞的锥形瓶)中,加热至沸腾后加入1g Na2O2,充分加热煮沸,适当稀释,然后加入过量2mol•L-1H2SO4至溶液呈强酸性,此时铬以Cr2O72-存在,再加入1.1g KI,加塞摇匀,充分反应后铬完全以Cr3+存在,于暗处静置5min后,加入1mL指示剂,用0.0250mol•L-1标准Na2S2O3溶液滴定至终点,平行测定三次,平均消耗标准Na2S2O3溶液21.00mL.(已知:2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI)(图3)
①滴定实验可选用的指示剂名称为淀粉,判定终点的现象是最后一滴滴入时,蓝色恰好完全褪去,且半分钟内不恢复原色;若滴定时振荡不充分,刚看到局部变色就停止滴定,则会使样品中无水三氯化铬的质量分数的测量结果偏低(填“偏高”“偏低”或“无影响”).
②加入Na2O2后要加热煮沸,其主要原因是除去其中溶解的氧气,防止氧气将I-氧化,产生偏高的误差.
③加入KI时发生反应的离子方程式为Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++3I2+7H2O.
④样品中无水三氯化铬的质量分数为92.5%.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

1.(1)4g甲烷在氧气中燃烧生成CO2和液态水,放出222.5KJ热量,写出甲烷燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+3H2O(l)△H=-890kJ/mol.
(2)拆开1mol H-H键、1mol N-H键、1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92kJ/mol.
(3)已知:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O (g)△H=-241.8KJ/mol;C (s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5KJ/mol;现有0.2mol的炭粉和氢气组成的悬浮气,因混合物在氧气中完全燃烧,共放出63.53KJ热量,则混合物中C与H2的物质的量之比为1:1.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.工业生产硫酸中二氧化硫的催化氧化原理为2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g),反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示.下列说法错误的是(  )
A.在A、B、C三点时,v(正)=v(逆),在D点时v(正)>v(逆)
B.A、B、C三点的平衡常数一定不相同
C.升高温度可以加快化学反应速率,有利于平衡向正反应方向移动
D.在一定温度下,保持容器体积不变,向平衡体系中通入稀有气体,压强增大,平衡不移动

查看答案和解析>>

同步练习册答案