【题目】实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图,相关物质的物理性质见附表)。
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_______,冷凝管的作用为_______,锥形瓶中的试剂应为________。
(2)步骤1所加入的无水AlCl3的作用为_________。
(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______(填化学式)。
(4)步骤3中加入的无水硫酸钙固体的目的是_______________。
(5)步骤4中,某种技术为__________________。
(6)本实验所得到的间溴苯甲醛产率是_______________________。
【答案】(1)水浴加热, 导气、冷凝回流, NaOH溶液;(2)催化剂(3)Br2、HCl(盐酸);(4)除去有机相的水(或干燥或除水都给分)(5)减压蒸馏(只写蒸馏不得分)(6)40.0%
【解析】
试题分析(1)由于温度低于100℃,因此为便于控制温度,应该采用水浴加热;因溴易挥发,为使溴充分反应,应进行冷凝回流,以增大产率,因此冷凝管的作用为导气、冷凝回流装;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;
(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;
(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,因此是为了除去溶于有机相的Br2、HCl(盐酸);
(4)经洗涤的有机相含有水,加入适量无水硫酸钙固体,可起到除去有机相的水的作用;
(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,因此该技术是减压蒸馏;
(6)5.3g苯甲醛理论上可生成产品的质量是,所以产率是。
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【题目】乙苯是一种用途广泛的有机原料,可制备多种化工产品。
(一)制备苯乙烯(原理如反应I所示):
(1)工业上,在恒压设备中进行反应I时,常在乙苯蒸气中通入一定量的水蒸气。用化学平衡理论解释通入水蒸气的原因为 。
(2)从体系自由能变化的角度分析,反应I在____(填“高温”或“低温”)下有利于其自发进行。
(二)制备α-氯乙基苯(原理如反应II所示):
(3)T℃时,向10 L恒容密闭容器中充入2mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应Ⅱ,5 min时达到平衡,乙苯和Cl2、α-氯乙基苯和HC1的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图l所示:
①0—5 min内,以HC1表示的该反应速率v(HCl)=____ 。
②T℃时,该反应的平衡常数K=____ 。
③6 min时,改变的外界条件为________。
④10 min时,保持其他条件不变,再向容器中充入1mol乙苯、1 mol Cl2、1 mol α-氯乙基苯 和l mol HCl,12 min时达到新平衡。在图2中画出10-12 min,Cl2和HCl的浓度变化曲线(曲线上标明Cl2和HCl);0—5 min和0—12 min时间段,Cl2的转化率分别用α1、α2 表示,则αl α2(填“>”、“<”或“=”)。
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【题目】某研究性学习小组同学对由某均匀混合的NaHCO3和KHCO3样品进行实验,测得实验如下图所示
已知:Ⅰ.所测气体体积为标准状况
Ⅱ.盐酸的物质的量浓度相等,且体积均是50mL;试计算:
(1)盐酸的物质的量浓度 mol·L-1。
(2)混合物样品中,NaHCO3与KHCO3的物质的量之比 。
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【题目】地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。某课题组模拟地下水脱氮过程,利用如下装置探究Fe粉和KNO3溶液反应及相关因素对脱氮速率的影响。
实验过程如下:
Ⅰ.原料预处理:①先用0.1mol·L-1H2SO4洗涤Fe粉,然后用蒸馏水洗涤至中性;②将0.01mol/L KNO3溶液的pH调至2.5;③打开弹簧夹,缓慢通入N2,并保持后续反应均在N2氛围中进行;
Ⅱ.加入KNO3酸性溶液100mL,一段时间后铁粉部分溶解,溶液逐渐变为浅绿色;待铁粉不再溶解,静置后发现,剩余固体表面有少量白色物质附着;
Ⅲ.过滤剩余固体时,表面的白色物质变为红褐色;
Ⅳ.检测到滤液中存在NO3-、NH4+、Fe2+。
(1)步骤Ⅰ中用0.1mol L-1H2SO4洗涤Fe粉的目的是 ,通入N2并保持后续反应均在N2氛围中进行的目的是 。
(2)白色物质是 ,用化学方程式解释其变为红褐色的原因: 。
(3)用K3[Fe(CN)6]检验滤液中Fe2+ 的实验方案是 。
(4)取少量滤液,向其中加入几滴KSCN溶液,无明显现象;再加入几滴稀硫酸,溶液呈红色。溶液变成红色的原因是 。
(5)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设,请你完成假设二和假设三:
①假设一:溶液的pH;假设二:____________________;假设二:____________________;
②设计实验验证上述假设一,请完善实验步骤及结论。(已知:溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定)
实验步骤:
ⅰ.分别取 的KNO3溶液于不同的试管中;
ⅱ.调节溶液呈酸性且pH各不相同,并通入N2;
ⅲ.分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉;
ⅳ.用离子色谱仪测定相同时间内各溶液中NO3-浓度。
实验结论: 。
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【题目】人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用,如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等,都离不开各式各样的电池,同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息,回答下列问题:
(1)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电,在海水中电池反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl
①该电池的负极反应式是______________;
②在电池中,Na+不断移动到“水”电池的_______极(填“正”或“负”);
③外电路每通过4mol电子时,生成Na2Mn5O10的物质的量是______________。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如右图所示。
①该电池工作时,b口通入的物质为______________。
②该电池负极的电极反应式______________。
③工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有___________NA个电子转移。
(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式:_______________。
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【题目】【化学—选修2:化学与技术】氯碱工业是最基本的化学工业之一,离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法,其生产流程如右图所示:
(1)该流程中可以循环的物质是 。
(2)电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO等无机杂质,所以在进入电解槽前需要进行两次精制,得到精制饱和食盐水。
①第一次精制过程中所加除杂试剂顺序不合理的是
A.BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl B.BaCl2、Na2CO3、NaOH、HCl
C.NaOH、BaCl2、Na2CO3、HCl D.Na2CO3、BaCl2、NaOH、HCl
②一次精制后的食盐水仍会有少量的Ca2+、Mg2+,需要送入阳离子交换塔进行二次精制,若不经过二次精制,直接进入离子膜电解槽,这样会产生什么后果 。
(3)右图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成,阴极由碳钢网制成),则A处产生的气体是 ,F电极的名称是 。电解总反应的离子方程式为 。
(4)从阳极槽出来的淡盐水中,往往含有少量的溶解氯,需要加入8%~9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去,该反应的化学方程式为 。
(5)已知在电解槽中,每小时通过1 A的直流电理论上可以产生1.492 g的烧碱,某工厂用300个电解槽串联生产8 h,制得32%的烧碱溶液(密度为1.342 t/m3)113 m3,电解槽的电流强度1.45 ×104 A,该电解槽的电解效率为 (保留两位小数)。
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【题目】短周期元素A、B、C、D、E原子序数依次增大。A是周期表中原子半径最小的元素,B原子的最外层电子数等于该元素最低化合价的绝对值,C与D能形成D2C和D2C2两种化合物,而D是同周期中金属性最强的元素,E的负一价离子与C和A形成的某种化合物分子含有相同的电子数。
(1)A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为___________________;
(2)已知:①E-E→2E;△H=+a kJmol-1
②2A→A-A;△H=-b kJmol-1
③E+A→A-E;△H=-c kJmol-1(“”表示形成共价键所提供的电子)
写出298K时,A2与E2反应的热化学方程式___________________;
(3)在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,使之发生反应:2A2(g)+BC(g)X(g);△H=-d Jmol-1(d>0,X为A、B、C三种元素组成的一种化合物).初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下:
实验 | 甲 | 乙 | 丙 |
初始投料 | 2mol A2、1mol BC | 1mol X | 4mol A2、2mol BC |
平衡时n(X) | 0.5mol | n2 | n3 |
反应的能量变化 | 放出Q1kJ | 吸收Q2kJ | 放出Q3kJ |
体系的压强 | P1 | P2 | P3 |
反应物的转化率 | α1 | α2 | α3 |
①该温度下此反应的平衡常数K的值为_____;
②三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是_____(填序号)
A.α1+α2=1 B.α3<α1 C.n2<n3<1.0mol D.P3<2P1=2P2 E.Q1+Q2=d F.Q3=2Q1
(4)在其他条件不变的情况下,将甲容器的体系体积压缩到1L,若在第8min达到新的平衡时A2的总转化率为65.5%,请在下图中画出第5min到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。
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【题目】元素①~⑧在元素周期表中的位置如下,回答有关问题:
(1)画出⑥的离子结构示意图__________
(2)在①、②、④、⑤四种元素中,其离子半径按由大到小的排列顺序为 。(示例:用r(A2-)>r(B-)的形式表示)
(3)元素②、③氢化物的稳定性由强到弱的顺序为________(填化学式)。
(4)与③同一主族并且在短周期的元素的某种含氧酸可以消毒杀菌,写出该物质的电子式
(5)表中能形成两性氢氧化物的元素是_______(填元素符号),写出该元素的单质与⑧的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式____________________________
(6)已知1mol④的单质在足量②的单质中燃烧,恢复至室温,放出255.5kJ热量,写出该反应的热化学方程式: .
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【题目】【化学——选修3:物质结构与性质】
物质的结构决定物质的性质。请回答下列涉及物质结构和性质的问题:
(1)第二周期中,元素的第一电离能处于B与N之间的元素有_________种。
(2)某元素位于第四周期Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,则其基态原子的价层电子排布式为_________________。
(3)乙烯酮(CH2=C=O)是一种重要的有机中间体,可用CH3COOH在(C2H5O)3P=O存在下加热脱H2O得到。乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是_____________,1mol(C2H5O)3P=O分子中含有的σ键的数目为__________________。
(4)已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如下:
解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因___________________。
(5)碳化硅的结构与金刚石类似,其硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能。碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有___________个,与碳原子等距离最近的碳原子有__________个。已知碳化硅晶胞边长为apm,则晶胞图中1号硅原子和2号碳原子之间的距离为________pm,碳化硅的密度为__________g/cm3。
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