【題目】乙酸正丁酯是無色透明有果香氣味的液體。實驗室制備乙酸正丁酯的反應方程式如下:CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O。制備流程和有關數(shù)據(jù)如下:

已知:乙酸正丁酯、正丁醇和水組成的三元共沸物的沸點為90.7℃。

反應裝置如圖所示。在燒瓶中加入反應物和沸石,分水器中加入一定體積水,80℃反應15分鐘,然后提高溫度使反應處于回流狀態(tài),分水器中液面不斷上升,當液面達到分水器支管口時,上層液體返回到燒瓶中。

回答下列問題:

(1)儀器甲的名稱是___。步驟①在80℃反應時溫度計水銀球置于___(填“a”或“b”)處。

(2)使用分水器能提高酯的產(chǎn)率,原因是___(用平衡移動原理解釋)。

(3)步驟②觀察到___(填標號)現(xiàn)象時,酯化反應已基本完成。

A.當分水器中出現(xiàn)分層 B.分水器中有液體回流至燒瓶

C.分水器水層高度不再變化 D.儀器甲有液體滴落

(4)若反應前分水器中加水不足,會導致___,使產(chǎn)率偏低。

(5)步驟③操作a的名稱是___。

(6)步驟④中,依次用10%Na2CO3溶液、水洗滌有機相,分出的產(chǎn)物加入少量無水MgSO4固體,蒸餾,得到乙酸正丁酯4.64g。加入10%Na2CO3溶液的目的是除去___。乙酸正丁酯的產(chǎn)率為___%。

【答案】球形冷凝管 b 分水器能分離出產(chǎn)物中的水,將未反應的正丁醇回流到燒瓶,使平衡向生產(chǎn)酯的方向移動,提高酯的產(chǎn)率 C 回流時正丁醇不能全部返回到燒瓶 分液 混在產(chǎn)品中的硫酸和醋酸 74

【解析】

正丁醇、冰醋酸、濃硫酸80℃反應15分鐘,加入碎瓷片防止爆沸,得到乙酸正丁酯,再提高溫度使反應處于回流狀態(tài),分水器能分離出產(chǎn)物中的水,將未反應的正丁醇回流到燒瓶, 再將液體分液得到乙酸正丁酯和水,再將乙酸正丁酯純化可得到產(chǎn)品,據(jù)此分析。

(1)儀器甲的名稱是球形冷凝管,由于反應在蒸餾燒瓶中進行,反應的溫度在80℃,溫度計水銀球應置于b處;

(2)使用分水器能提高酯的產(chǎn)率,原因是分水器能分離出產(chǎn)物中的水,將未反應的正丁醇回流到燒瓶,使平衡向生產(chǎn)酯的方向移動,提高酯的產(chǎn)率;

(3)A.當分水器中出現(xiàn)分層,說明開始產(chǎn)生乙酸正丁酯,不能確定酯化反應已完成,故A不符合題意;

B.分水器中有液體回流至燒瓶,說明開始產(chǎn)生乙酸正丁酯,不能確定酯化反應已完成,故B不符合題意;

C.分水器水層高度不再變化 ,證明酯化反應已完成,不再產(chǎn)生酯了,故C符合題意;

D.儀器甲有液體滴落,說明分水器中的液體在冷凝回流,不能確定酯化反應已完成,故D不符合題意;

答案選C。

(4)若反應前分水器中加水不足,回流時正丁醇不能全部返回到燒瓶,會導致使產(chǎn)率偏低;

(5)步驟③操作a的名稱是分液,用于分離互不相溶的液體,經(jīng)分液得到乙酸正丁酯和水;

(6)步驟④中,依次用10%Na2CO3溶液、水洗滌有機相,醋酸的沸點與乙酸正丁酯的相差不大,硫酸難揮發(fā),未反應的硫酸也會和醋酸一起留在蒸餾燒瓶中,加入10%Na2CO3溶液的目的是除去混在產(chǎn)品中的硫酸和醋酸;已知加入5mL丁醇和3.5mL冰醋酸,根據(jù)m=ρV計算得到冰醋酸和正丁醇的質量分別為m(CH3COOH)=3.5mL×1.05g/mL=3.675g,m (CH3CH2CH2CH2OH)=0.8g/mL×5mL=4g,根據(jù)化學反應:

通過計算可知,醋酸過量,正丁醇完全反應,利用正丁醇計算乙酸丁酯的質量,設乙酸正丁酯的質量為x,

,解得x=6.27g

乙酸正丁酯的產(chǎn)率為74%。

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(3)四乙基鉛[]曾廣泛用作汽油中的抗爆劑,由Pb提供空軌道,有機原子團提供孤電子對形成,該化合物中存在化學鍵類型有_____________

A.金屬鍵 B.離子鍵 C.共價鍵 D.配位鍵

(4)第三代太陽能電池利用有機金屬鹵化物碘化鉛甲胺()半導體作為吸光材料,具有鈣鈦礦()的立方結構,其晶胞如圖所示:

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晶胞中與金屬陽離子(M)距離最近的鹵素陰離子(X)形成正八面體結構,則M在晶胞中處于_____________位置,X在晶胞中處于________位置。

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A.y=1.0

B.a點時Kw<1×10-14

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1)利用圖所示裝置及藥品制取氨氣。

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2)氨經(jīng)催化氧化可制備硝酸,其過程中涉及如下反應。4NH3 5O2 4NO 6H2O

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3)含氮廢水會加速藻類和其他浮游生物的大量繁殖,使水質惡化。利用微生物對含氮廢水進行處理的流程如下:

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V2O5VOCl2溶液氧釩()堿式碳酸銨晶體

(1)“還原過程中的還原劑是____________(填化學式)。

(2)已知VO2+能被O2氧化,轉化可在如圖裝置中進行。

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②裝置B的作用是__________________。

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b.取下P

c.將錐形瓶置于干燥器中,靜置過夜

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1)步驟1中,加入過量甲醇的目的是________

2)步驟2中,上圖所示的裝置中儀器A的名稱是______;蒸餾燒瓶中加入碎瓷片的目的是______。

3)步驟3中,用5%Na2CO3溶液洗滌,主要除去的物質是____;分離出有機相的操作名稱為____

4)步驟4中,蒸餾時不能用水浴加熱的原因是________。

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