1.亞硝酸鈉(NaNO2)是一種常見的食品添加劑,使用時必須嚴(yán)格控制其用量。某興趣小組用如圖所示裝置制備NaNO2并進(jìn)行純度測定(夾持裝置及A中加熱裝置已略去)。
已知:①2NO+Na2O2===2NaNO2;
②NO能被酸性KMnO4溶液氧化成NOeq \\al(-,3), MnOeq \\al(-,4)被還原為Mn2+;
③在酸性條件下NaNO2能把I-氧化為I2;S2Oeq \\al(2-,3)能把I2還原為I-。
(1)裝置A中盛裝濃HNO3的儀器名稱為__________,三頸燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)二氧化氮在裝置B中與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為一氧化氮, 其中銅發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)為保證制得的亞硝酸鈉的純度,裝置C中盛放的試劑可能是__________(填字母)。
A.P2O5 B.堿石灰
C.無水CaCl2 D.氧化鈣
(4)裝置E的作用是__________________________________________________________
________________________________________________________________________,
若撤去裝置E中試管,則導(dǎo)管口可能看到的現(xiàn)象為______________________。
(5)利用滴定的方法進(jìn)行純度測定。
可供選擇的試劑有:A.稀硫酸 B.稀硝酸 C.c1 ml·L-1 KI溶液 D.淀粉溶液 E.c2 ml·
L -1 Na2S2O3溶液 F.c3 ml·L-1酸性KMnO4溶液
①利用NaNO2的還原性來測定其純度,須選用的試劑是________(填字母),滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為____________________。
②利用NaNO2的氧化性來測定其純度,須選用的試劑有____________(填字母)。
答案 (1)分液漏斗 C+4HNO3 (濃)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑+4NO2↑+2H2O (2)3Cu+8H++2NOeq \\al(-,3)===3Cu2++2NO↑+4H2O (3)BD (4)吸收有毒的NO氣體,防止污染空氣 出現(xiàn)紅棕色氣體 (5)①F 當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲嗡嵝訩MnO4溶液后,溶液恰好由無色變?yōu)闇\紅色(或淺紫紅色),且半分鐘內(nèi)不復(fù)原 ②ACDE
解析 (1)由實驗裝置圖可知,裝置A中盛裝濃硝酸的儀器為分液漏斗;三頸燒瓶中發(fā)生的反應(yīng)為濃硝酸與碳反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+4HNO3 (濃)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑+4NO2↑+2H2O。(2)裝置B中銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水,反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H++2NOeq \\al(-,3)===3Cu2++2NO↑+4H2O。(3)為保證制得的亞硝酸鈉的純度,裝置C中盛有堿性干燥劑堿石灰或氧化鈣,用于干燥一氧化氮并除去二氧化碳、二氧化氮。(4)裝置E中盛有的酸性高錳酸鉀溶液用于吸收一氧化氮,防止污染空氣,若撤去裝置E中試管,導(dǎo)管口處一氧化氮遇空氣中的氧氣會生成二氧化氮,可能看到的現(xiàn)象為出現(xiàn)紅棕色氣體。(5)①若利用亞硝酸鈉的還原性來測定其純度,應(yīng)選擇c3 ml·L-1酸性高錳酸鉀溶液滴定,當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲嗡嵝愿咤i酸鉀溶液后,溶液恰好由無色變?yōu)闇\紅色(或淺紫紅色),且半分鐘內(nèi)不褪色,說明亞硝酸鈉溶液與酸性高錳酸鉀溶液恰好反應(yīng),達(dá)到滴定終點(diǎn)。②若利用亞硝酸鈉的氧化性來測定其純度,應(yīng)選擇稀硫酸和碘化鉀溶液與亞硝酸鈉溶液反應(yīng)得到單質(zhì)碘,用淀粉溶液作指示劑,用硫代硫酸鈉溶液滴定反應(yīng)生成的碘,進(jìn)而得到亞硝酸鈉的純度。
2.最常見的塑化劑鄰苯二甲酸二丁酯可由鄰苯二甲酸酐與正丁醇在濃硫酸共熱下反應(yīng)制得,實驗裝置(部分裝置省略)如圖甲。已知:正丁醇的沸點(diǎn)為118 ℃;純鄰苯二甲酸二丁酯是無色透明、具有芳香氣味的油狀液體,沸點(diǎn)為340 ℃,酸性條件下,溫度超過180 ℃時易發(fā)生分解。由鄰苯二甲酸酐和正丁醇制備鄰苯二甲酸二丁酯的實驗操作流程如圖乙。
①向三頸燒瓶內(nèi)依次加入6.0 g鄰苯二甲酸酐、11.4 g正丁醇、少量濃硫酸。
②攪拌,升溫至105 ℃,持續(xù)攪拌反應(yīng)2小時,升溫至160 ℃,攪拌、保溫至反應(yīng)結(jié)束。
③冷卻至室溫,將反應(yīng)混合物倒出,通過操作X,得到粗產(chǎn)品。
④粗產(chǎn)品用無水硫酸鎂處理至澄清→取清液(粗酯)→減壓蒸餾。
⑤得到產(chǎn)品6.7 g。
請回答下列問題:
(1)儀器a的名稱為________。
(2)步驟②中需要不斷從分水器下部分離出產(chǎn)物水的目的是__________________________,判斷反應(yīng)已結(jié)束的方法是________________________________________________________。
(3)反應(yīng) Ⅰ 進(jìn)行得迅速而完全,反應(yīng) Ⅱ 是可逆反應(yīng),進(jìn)行得較緩慢,為提高反應(yīng)速率,可采取的措施是________________(任寫一點(diǎn)即可)。
(4)操作X中,應(yīng)先用5% Na2CO3溶液洗滌,其作用是________________________________;不能使用氫氧化鈉洗滌的原因是________________________________________。
(5)粗產(chǎn)品提純流程中采用減壓蒸餾的目的是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)有機(jī)實驗中,溫度的調(diào)控尤為重要,步驟②中溫度控制在105 ℃的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(7)本實驗中,鄰苯二甲酸二丁酯的產(chǎn)率為______%(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。
答案 (1)球形冷凝管 (2)使平衡向生成鄰苯二甲酸二丁酯的方向移動,提高產(chǎn)率 分水器中的水位高度基本保持不變 (3)增加正丁醇的量 (4)除去混合物中的硫酸以及未反應(yīng)的有機(jī)酸和醇 氫氧化鈉堿性太強(qiáng)會導(dǎo)致產(chǎn)物發(fā)生水解 (5)鄰苯二甲酸二丁酯的沸點(diǎn)較高,高溫會導(dǎo)致其分解,減壓可使其沸點(diǎn)降低 (6)將水蒸發(fā),促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行 (7)59.45
解析 (2)水是產(chǎn)物之一,根據(jù)平衡移動的原理,不斷從分水器下部分離出產(chǎn)物水的目的是使平衡向生成鄰苯二甲酸二丁酯的方向移動,提高產(chǎn)率;水層和有機(jī)物互不相溶,當(dāng)水的量不再增加的時候,則反應(yīng)已結(jié)束。(3)反應(yīng) Ⅰ 進(jìn)行得迅速而完全,反應(yīng) Ⅱ 是可逆反應(yīng),進(jìn)行得較緩慢,故提高反應(yīng)速率,主要是提高反應(yīng) Ⅱ 的速率,可采取的措施為增加正丁醇的量。(4)反應(yīng)混合物中含有雜質(zhì)硫酸、有機(jī)酸和醇,可以用5% Na2CO3溶液洗滌除去;反應(yīng)最終得到的產(chǎn)品屬于酯類物質(zhì),酯在氫氧化鈉存在的時候容易水解。(5)減壓蒸餾時所需的溫度較低,故粗產(chǎn)品提純流程中采用減壓蒸餾的目的是鄰苯二甲酸二丁酯的沸點(diǎn)較高,高溫會導(dǎo)致其分解,減壓可使其沸點(diǎn)降低。(6)由題給信息可知,正丁醇的沸點(diǎn)較低,而正丁醇是反應(yīng)物之一,反應(yīng)過程中要防止其揮發(fā),同時要將水蒸餾出來,故溫度控制在105 ℃的目的是將水蒸發(fā),促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。(7)加入6.0 g鄰苯二甲酸酐、11.4 g正丁醇,根據(jù)化學(xué)方程式通過計算可知,正丁醇過量,根據(jù)鄰苯二甲酸酐的量可以計算出產(chǎn)品的理論產(chǎn)量約為11.27 g,則其產(chǎn)率為eq \f(6.7 g,11.27 g)×100%≈59.45%。
3.苯硫酚(C6H5—SH)是一種局部麻醉劑。某小組擬制備苯硫酚并探究其性質(zhì),已知相關(guān)物質(zhì)的部分信息如下表所示:
操作步驟:
①向三頸燒瓶中加入72 g冰和13 mL濃硫酸。
②再向三頸燒瓶中慢慢加入6 g苯磺酰氯,盡快地分次加入12 g鋅粉,繼續(xù)反應(yīng)1~15 h,溫度保持在-5 ℃左右,如圖1。
③撤去水浴B,微熱三頸燒瓶,并保持一定的回流。反應(yīng)平穩(wěn)后,再加熱4~7 h。
④將反應(yīng)后的混合液進(jìn)行水蒸氣蒸餾,分出苯硫酚,如圖2。
⑤加入氯化鈣,經(jīng)操作X得粗品3.59 g。再進(jìn)行蒸餾,收集餾分,得純品3.40 g。
回答下列問題:
(1)儀器A的名稱是________________。
(2)已知:在水中加入鹽,水的沸點(diǎn)會升高,凝固點(diǎn)會降低。水浴B應(yīng)選擇____________(填字母)。
a.冰鹽水浴 b.冷水浴 c.熱水浴
(3)在水蒸氣蒸餾中(如圖2),導(dǎo)管1的作用是___________________________________
________________________________________________________________________,
冷凝管中冷卻水從______(填“a”或“b”,下同)口進(jìn)、________________口出。
(4)步驟⑤中操作X是___________________________________________________。
蒸餾時,收集餾分時溫度計的讀數(shù)為______ ℃。
(5)本實驗中,苯硫酚的產(chǎn)率約為__________%(結(jié)果保留整數(shù))。
(6)取少量苯硫酚產(chǎn)品于酸性KMnO4溶液中,振蕩,溶液褪色,說明苯硫酚具有________(填“氧化”或“還原”)性。
答案 (1)恒壓滴液漏斗 (2)a (3)平衡氣壓,避免燒瓶內(nèi)氣壓過大,發(fā)生危險 b a (4)過濾 169.5 (5)91 (6)還原
解析 (2)由題意知反應(yīng)溫度保持在-5 ℃左右,在水中加入鹽,水的沸點(diǎn)會升高,凝固點(diǎn)會降低,故水浴B應(yīng)選擇冰鹽水浴。(3)蒸餾過程中裝置易發(fā)生堵塞,導(dǎo)管1可以平衡燒瓶內(nèi)壓強(qiáng),避免燒瓶內(nèi)氣壓過大,發(fā)生危險;采取逆流原理通入冷卻水,冷凝管中冷卻水從b口進(jìn)、a口出。(4)步驟⑤中加入氯化鈣吸水,然后過濾除去,苯硫酚的沸點(diǎn)為169.5 ℃,蒸餾時,收集餾分時溫度計的讀數(shù)為169.5 ℃。(5)由C6H5ClO2S~C6H5SH,可知苯硫酚的理論產(chǎn)量為6 g ×eq \f(110,176.5),實際得純品3.40 g,故苯硫酚的產(chǎn)率為eq \f(3.40 g,6 g×\f(110,176.5))×100%≈91%。(6)溶液褪色,說明苯硫酚被酸性高錳酸鉀溶液氧化,苯硫酚具有還原性。
4.高鐵酸鉀(K2FeO4)為紫色固體,易溶于水,在KOH濃溶液中的溶解度較低,難溶于無水乙醇等有機(jī)溶劑,具有強(qiáng)氧化性,在酸性或中性溶液中不穩(wěn)定,能產(chǎn)生O2,在堿性溶液中較穩(wěn)定且堿性越強(qiáng)越穩(wěn)定。采用如圖(夾持裝置略)所示裝置制備K2FeO4并提純。
(1)儀器m的名稱為________________;制備時,裝置的連接順序為a→______→______→______→______→______(用導(dǎo)管口的字母表示)。
(2)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)裝置C中盛裝的試劑X的名稱是_________________________________________,
其作用為________________________________________________________________。
(4)裝置A中每消耗0.6 ml KMnO4,理論上在裝置D中生成K2FeO4的物質(zhì)的量為______(不考慮氣體的損耗)。
(5)向裝置D中通入的Cl2不能過量,原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
(6)通過以下方法測定高鐵酸鉀樣品的純度:稱取1.000 0 g高鐵酸鉀樣品,完全溶解于KOH濃溶液中,再加入足量亞鉻酸鉀{K[Cr(OH)4]}充分反應(yīng)后過濾,將濾液轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶定容。取25.00 mL定容后的溶液于錐形瓶中,加入稀硫酸調(diào)至pH=2,滴加幾滴二苯胺磺酸鈉作指示劑,用0.100 0 ml·L-1標(biāo)準(zhǔn)硫酸亞鐵銨溶液滴定,終點(diǎn)時溶液由紫色變?yōu)榫G色,消耗標(biāo)準(zhǔn)硫酸亞鐵銨溶液14.40 mL。已知測定過程中發(fā)生反應(yīng):
Ⅰ.Cr(OH)eq \\al(-,4)+FeOeq \\al(2-,4)===Fe(OH)3↓+CrOeq \\al(2-,4)+OH-
Ⅱ.2CrOeq \\al(2-,4)+2H+===Cr2Oeq \\al(2-,7)+H2O
Ⅲ.Cr2Oeq \\al(2-,7)+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
則標(biāo)準(zhǔn)液應(yīng)選用________(填“酸式”或“堿式”)滴定管,該K2FeO4樣品的純度為__________。
答案 (1)分液漏斗 c d e f b (2)2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O (3)飽和食鹽水 除去揮發(fā)的HCl氣體 (4)1 ml (5)防止氯氣過量使溶液堿性減弱,從而使K2FeO4不穩(wěn)定 (6)酸式 95.04%
解析 (1)儀器m的名稱為分液漏斗;制備時,裝置A制取氯氣,經(jīng)裝置C除雜,進(jìn)入裝置D發(fā)生反應(yīng),最后用裝置B處理尾氣,裝置的連接順序為a→c→d→e→f→b。(4)裝置A中每消耗0.6 ml KMnO4,轉(zhuǎn)移3 ml電子,裝置D內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH===2K2FeO4+6KCl+8H2O,轉(zhuǎn)移3 ml電子,即有1 ml K2FeO4生成。(5)若向裝置D中通入的氯氣過量,氯氣與氫氧化鉀溶液反應(yīng)使溶液堿性減弱,高鐵酸鉀的穩(wěn)定性減弱,會生成氧氣。(6)硫酸亞鐵銨溶液顯酸性,應(yīng)選用酸式滴定管;依據(jù)關(guān)系式:2FeOeq \\al(2-,4)~2CrOeq \\al(2-,4)~Cr2Oeq \\al(2-,7)~6Fe2+,則n(FeOeq \\al(2-,4))=(eq \f(2,6)×0.100×14.40×10-3) ml,樣品的純度為eq \f(?\f(2,6)×0.100×14.40×10-3×\f(250,25)×198? g,1.000 0 g)×100%=95.04%。物質(zhì)
化學(xué)式
相對分
子質(zhì)量
熔點(diǎn)
/℃
沸點(diǎn)
/℃
相對
密度
溶解性
苯硫

C6H5SH
110
-14.8
169.5
1.07
難溶
于水
苯磺
酰氯
C6H5ClO2S
176.5
14.5
251
1.38
難溶
于水

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