Question

2．已二酸是一种重要的有机二元酸，主要用于制造尼龙66纤维和尼龙66树脂，在实验室中可通过环己醇的氧化反应来制备．反应原理：3+8HNO₃$\stackrel{一定条件}{→}$3HOOC（CH₂）₄COOH+8NO↑+7H₂O，反应装置（部分夹持装置和热源已省略）如图所示．
实验步骤：
Ⅰ、在60mL三颈烧瓶中加入16.0mL50%硝酸（ρ=1.31g•cm^-3）和微量（0.01g）偏钒酸铵，瓶的正口安装电动搅拌器，两侧口分别安装仪器a和b．用仪器b滴加5.3mL环己醇（ρ=0.9624g•cm^-3），搅拌器用玻璃搅拌棒，仪器a另一端连接气体吸收装置，用纯碱液作吸收溶液．
Ⅱ、首先将瓶内液体加热到50℃左右，开动搅拌器，滴入环己醇，使反应处于微沸状态．滴加完毕后于90℃左右水浴加热20分钟，至反应完毕．
Ⅲ、趁热倒出瓶中混合液于烧杯内，烧杯置于冰水浴中，静置冷却，析出产品，过滤，用少量冷水洗涤沉淀，干燥后称重．
Ⅳ、将粗产品在水中进行重结晶操作．
请回答下列问题：
（1）仪器a的名称是冷凝管．仪器b在使用前应检查是否漏水．
（2）偏钒酸铵的作用是催化剂．
（3）反应完成后，趁热倒出反应液的目的是反应刚结束的时候，反应液容易倒出，若冷却至室温，己二酸会结晶析出，不容易倒出，造成产品的损失．
（4）本实验中己二酸的理论产量为7.4g．
（5）用纯碱液吸收尾气时发生的相关化学反应为：
2NO₂+NaCO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂  ①
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂  ②
现用1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液吸收尾气，每产生22.4L（标准状况下）CO₂时，吸收液质量就增加44g．则吸收液中NaNO₂和NaNO₃的物质的量之比为5：3．

Answer 1

分析 （1）根据实验装置图及常见的仪器分析；带有玻璃塞的仪器使用前用检漏；
（2）根据反应原理可知，偏钒酸铵不参加反应，作催化剂；
（3）已二酸常温下为固体，温度较低时会从溶液中析出；
（4）加入的硝酸的质量为：16.0mL×1.31g/mL×50%=10.5g，环己醇的质量为：5.3mL×0.9624g/mL=5.1g，根据方程式判断二者哪个过量，按照量少的计算己二酸的理论产量；
（5）设NaNO₂的物质的量为xmol，NaNO₃的物质的量为ymol，
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
2y           y       y      y
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂ +CO₂
$\frac{x-y}{2}$  $\frac{x-y}{2}$          x-y      $\frac{x-y}{2}$  
已知产生22.4L（标准状况下）CO₂，则x+$\frac{x-y}{2}$=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$
溶液增加的质量为：2y•46+$\frac{x-y}{2}$•30+$\frac{x-y}{2}$•46-（y+$\frac{x-y}{2}$）•44=44，据此计算．

解答 解：（1）由实验装置图可知，图中仪器a的名称是冷凝管；带有玻璃塞的仪器使用前用检漏，b为分液漏斗，在使用前要检查是否漏水；
故答案为：冷凝管；检查是否漏水；
（2）已知反应原理为：3+8HNO₃$\stackrel{一定条件}{→}$3HOOC（CH₂）₄COOH+8NO↑+7H₂O，该反应过程中偏钒酸铵不参加反应，所以作催化剂；
故答案为：催化剂；
（3）反应完成后，要趁热倒出反应液，因为己二酸常温下为固体，温度较低时会从溶液中析出，反应刚结束的时候，液体温度较高，反应液容易倒出，若冷却至室温，己二酸会结晶析出，不容易倒出，造成产品的损失；
故答案为：反应刚结束的时候，反应液容易倒出，若冷却至室温，己二酸会结晶析出，不容易倒出，造成产品的损失；
（4）加入的硝酸的质量为：16.0mL×1.31g/mL×50%=10.5g，环己醇的质量为：5.3mL×0.9624g/mL=5.1g，
反应方程式为：3+8HNO₃$\stackrel{一定条件}{→}$3HOOC（CH₂）₄COOH+8NO↑+7H₂O
               3×100     8×63       3×146
               5.1g       xg          mg
则x=$\frac{8×63×5.1g}{3×100}$=8.568g，则硝酸过量，
设生成的己二酸为mg，
则m=$\frac{3×146×5.1g}{3×100}$=7.446≈7.4g，
故答案为：7.4；
（5）设NaNO₂的物质的量为xmol，NaNO₃的物质的量为ymol，
2NO₂+NaCO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
2y           y       y     y
NO+NO₂ +Na₂CO₃ ═2NaNO₂ +CO₂
$\frac{x-y}{2}$  $\frac{x-y}{2}$              x-y   $\frac{x-y}{2}$
已知产生22.4L（标准状况下）CO₂，则x+$\frac{x-y}{2}$=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$
溶液增加的质量为：2y•46+$\frac{x-y}{2}$•30+$\frac{x-y}{2}$•46-$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$•44=44，
联立两个方程式解得：x：y=5：3，
所以吸收液中NaNO₂和NaNO₃的物质的量之比为5：3；
故答案为：5：3．

点评 本题以已二酸的制备为载体，考查化学实验基本操作、关系式计算等，题目难度中等，题目的计算量较大，是对学生分析能力、计算能力和综合能力的考查．