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【題目】科學家利用石墨烯和具有粘彈性的聚硅樹脂(俗稱橡皮泥)制備出一種具有極高靈敏度的電力學傳感材料,能夠檢測輕微的變形和沖擊,其靈敏程度甚至能探測到蜘蛛的運動。該材料可用于制作檢測人體脈搏、血壓的傳感器等。實驗室模擬工業(yè)合成方法,制備聚硅樹脂的中間體氯甲基三乙氧基硅烷ClCH2Si(OEt)3 。量取20mL甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)注入三頸燒瓶中,開啟電磁攪拌加熱器升溫至66℃,從a中加入濃鹽酸,加熱A一段時間,待溫度升至110℃,停止加熱,在三頸燒瓶中加入30mL無水乙醇(EtOH),迅速反應生成氯甲基三乙氧基硅烷ClCH2Si(OEt)3,待溫度降至室溫后,將三頸燒瓶中液體轉移到蒸餾燒瓶中蒸餾,收集得到174.5℃餾分12mL。

物質

C2H5OH

CH3SiCl3

ClCH2SiCl3

ClCH2Si(OEt)3

相對分子質量

46

149.5

184

212.5

熔點/℃

-114.1

-77.8

沸點/℃

78.3

66.4

116.5

174

密度/g·mL

0.79

1.30

1.47

1.02

已知:①甲基三氯硅烷為無色液體,具有刺鼻惡臭,易潮解;氯甲基三乙氧基硅烷易水解,能與堿金屬氫氧化物生成堿金屬硅醇鹽。②CH3CH2OH也可簡寫成EtOH

(1)連接好裝置后,檢驗裝置氣密性的操作是:D和E之間夾上止水夾,B中裝入適量蒸餾水,___________________________________________________說明裝置氣密性完好。

(2) A裝置中發(fā)生反應的離子方程式是:_______________________;裝置C的作用是:_______________________ ;E中所裝液體是:__________________;

(3)裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為:① CH3SiCl3 + Cl2 ClCH2SiCl3 + HCl

___________________________________________________________;球形冷凝管的作用是:________________________;

(4) 有同學發(fā)現該裝置有一處不足可能會導致實驗失敗,應該___________________;

(5) 該方法制備氯甲基三乙氧基硅烷的產率(實際產量/理論產量)是:_______________(保留兩位有效數字)。

【答案】 微熱A,B中導管口出現氣泡,停止加熱后若導管中液面上升,說明裝置氣密性完好 MnO2 + 4H++2ClMn2++Cl2↑+2H2O 干燥氯氣 氫氧化鈉溶液 ClCH3SiCl3 +3EtOHClCH2Si(OEt)3 + 3HCl 冷凝回流 在D和E之間增加一個裝有堿石灰的干燥管 33%

【解析】(1)連接好裝置后,檢驗裝置氣密性的操作是:D和E之間夾上止水夾,B中裝入適量蒸餾水,微熱A,B中導管口出現氣泡,停止加熱后若導管中液面上升,說明裝置氣密性完好;(2) A裝置為制備氯氣的裝置,發(fā)生反應的離子方程式是:MnO2 + 4H++2Cl Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O;制得的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣,通過除雜后干燥,裝置C的作用是:干燥氯氣;氯氣有毒,過量的氯氣不能直接排放在空氣中必須用堿液吸收,則E中所裝液體是:氫氧化鈉溶液;(3)裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為:① CH3SiCl3 + Cl2 ClCH2SiCl3 + HCl

②ClCH3SiCl3 + 3EtOH ClCH2Si(OEt)3 + 3HCl;球形冷凝管的作用是:冷凝回流,提高反應物的利用率;(4) 有同學發(fā)現該裝置有一處不足可能會導致實驗失敗,甲基三氯硅烷易潮解,應該在D和E之間增加一個裝有堿石灰的干燥管,防止水蒸氣進入裝置D;(5)根據反應① CH3SiCl3 + Cl2 ClCH2SiCl3 + HCl、②ClCH3SiCl3 + 3EtOH ClCH2Si(OEt)3 + 3HCl可得關系:

CH3SiCl3------- ClCH2Si(OEt)3

理論上生成ClCH2Si(OEt)3的質量為:20mL1.30g/mL=36.96g;制備氯甲基三乙氧基硅烷的產率為: 。

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B. 點②所示溶液中c(HC2O4)c(C2O42)

C. 點③所示溶液中c(Na+)c(HC2O4) + c(C2O42)

D. 點④所示溶液中c(Na+) + 2c(H2C2O4) + 2c(H+)2c(OH) + 2c(C2O42)

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(4)⑤的作用______,反應方程式_______

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