14.甲苯()是一種重要的化工原料,能用于生產(chǎn)苯甲醛()、苯甲酸()等產(chǎn)品.下表列出了有關(guān)物質(zhì)的部分物理性質(zhì),請(qǐng)回答:
性狀熔點(diǎn)(℃)沸點(diǎn)(℃)相對(duì)密度(ρ=1g/cm3溶解性
乙醇
甲苯無(wú)色液體易燃易揮發(fā)-95 110.60.8660不溶互溶
苯甲醛 無(wú)色液體-261791.0440微溶互溶
苯甲酸 白色片狀或針狀晶體122.12491.2659微溶易溶
注:甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶;   酸性:苯甲酸>醋酸
實(shí)驗(yàn)室可用如圖裝置模擬制備苯甲醛.實(shí)驗(yàn)時(shí)先在三頸瓶中加入0.5g固態(tài)難溶性催化劑,再加入15mL冰醋酸和2mL甲苯,攪拌升溫至70℃,同時(shí)緩慢加入12mL過(guò)氧化氫,在此溫度下攪拌反應(yīng)3小時(shí).
(1)裝置a的名稱是球形冷凝管,主要作用是冷凝回流,防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率.三頸瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為,此反應(yīng)的原子利用率理論上可達(dá)66.25%.
(2)經(jīng)測(cè)定,反應(yīng)溫度升高時(shí),甲苯的轉(zhuǎn)化率逐漸增大,但溫度過(guò)高時(shí),苯甲醛的產(chǎn)量卻有所減少,可能的原因是H2O2在較高溫度時(shí)分解速度加快,使實(shí)際參加反應(yīng)的H2O2減少,影響產(chǎn)量.
(3)反應(yīng)完畢后,反應(yīng)混合液經(jīng)過(guò)自然冷卻至室溫時(shí),還應(yīng)經(jīng)過(guò)過(guò)濾、蒸餾(填操作名稱)等操作,才能得到苯甲醛粗產(chǎn)品.
(4)實(shí)驗(yàn)中加入過(guò)量的過(guò)氧化氫并延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間時(shí),會(huì)使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸.
①若想從混有苯甲酸的苯甲醛中分離出苯甲酸,正確的操作步驟是dacb(按步驟順序填字母).
a.對(duì)混合液進(jìn)行分液                 b.過(guò)濾、洗滌、干燥
c.水層中加人鹽酸調(diào)節(jié)pH=2         d.與適量碳酸氫鈉溶液混合震蕩
②若對(duì)實(shí)驗(yàn)①中獲得的苯甲酸產(chǎn)品進(jìn)行純度測(cè)定,可稱取1.200g產(chǎn)品,溶于100mL乙醇配成溶液,量取所得的乙醇溶液20.00mL于錐形瓶,滴加2~3滴酚酞指示劑,然后用預(yù)先配好的0.1000moL/L KOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定,到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)消耗KOH溶液18.00mL.產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91.50%.
③下列情況會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏低的是ad(填字母).
a.滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀取耗堿量             b.KOH標(biāo)準(zhǔn)液長(zhǎng)時(shí)間接觸空氣
c.配置KOH標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)仰視定容            d.將酚酞指示劑換為甲基橙溶液.

分析 (1)由儀器a結(jié)構(gòu)可知為球形冷凝管,甲苯揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率降低;三頸瓶中甲苯被過(guò)氧化氫氧化生成苯甲醛,同時(shí)還生成水;原子利用率=(預(yù)期產(chǎn)物的總質(zhì)量÷全部反應(yīng)物的總質(zhì)量)×100%;
(2)溫度過(guò)高時(shí)過(guò)氧化氫分解,實(shí)際參加反應(yīng)的過(guò)氧化氫質(zhì)量減小,影響產(chǎn)量;
(3)反應(yīng)完畢后,反應(yīng)混合液經(jīng)過(guò)自然冷卻至室溫時(shí),先過(guò)濾分離固體催化劑,再利用蒸餾的方法分離出苯甲酸;
(4)實(shí)驗(yàn)中加入過(guò)量的過(guò)氧化氫并延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間時(shí),會(huì)使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸.
①先與碳酸氫鈉反應(yīng)之后為苯甲酸鈉,再分液分離,水層中加入鹽酸得到苯甲酸晶體,最后過(guò)濾分離得到苯甲酸;
②苯甲酸的物質(zhì)的量等于消耗KOH物質(zhì)的量,再計(jì)算產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù);
③a.滴定時(shí)俯視讀取耗堿量,會(huì)使KOH溶液體積讀數(shù)偏。
b.KOH標(biāo)準(zhǔn)液長(zhǎng)時(shí)間接觸空氣,會(huì)吸收二氧化碳步驟轉(zhuǎn)化為碳酸鉀,導(dǎo)致消耗氫氧化鉀溶液體積偏大;
c.配置KOH標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)仰視定容,液面在刻度線上方,配制標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大、濃度偏小,導(dǎo)致滴定時(shí)消耗KOH溶液體積偏大;
d.將酚酞指示劑換為甲基橙溶液,終點(diǎn)時(shí)溶液呈酸性,消耗氫氧化鉀溶液體積偏。

解答 解:(1)儀器a具有球形特征的冷凝管,名稱為為球形冷凝管,甲苯揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率降低,冷凝回流,防止甲苯揮發(fā)導(dǎo)致產(chǎn)率降低;三頸瓶中甲苯被過(guò)氧化氫氧化生成苯甲醛,同時(shí)還生成水,反應(yīng)方程式為:,此反應(yīng)中原子利用率=$\frac{106}{160}$×100%=66.25%;
故答案為:球形冷凝管;冷凝回流,防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率;;66.25%;

(2)但溫度過(guò)高時(shí)過(guò)氧化氫分解速度加快,實(shí)際參加反應(yīng)的過(guò)氧化氫質(zhì)量減小,苯甲醛的產(chǎn)量卻有所減少,
故答案為:溫度過(guò)高時(shí)過(guò)氧化氫分解速度加快,實(shí)際參加反應(yīng)的過(guò)氧化氫質(zhì)量減小,影響產(chǎn)量;
(3)反應(yīng)完畢后,反應(yīng)混合液經(jīng)過(guò)自然冷卻至室溫時(shí),先過(guò)濾分離固體催化劑,再利用蒸餾的方法分離出苯甲酸,
故答案為:過(guò)濾、蒸餾;
(4)實(shí)驗(yàn)中加入過(guò)量的過(guò)氧化氫并延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間時(shí),會(huì)使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸.
①先與碳酸氫鈉反應(yīng)之后為苯甲酸鈉,再分液分離,水層中加入鹽酸得到苯甲酸晶體,最后過(guò)濾分離得到苯甲酸,再洗滌、干燥得到苯甲酸,故正確的操作步驟是:dacb,
故答案為:dacb;
②若對(duì)實(shí)驗(yàn)①中獲得的苯甲酸產(chǎn)品進(jìn)行純度測(cè)定,可稱取1.2g產(chǎn)品,溶于200mL乙醇配成溶液,量取所得的乙醇溶液20.00mL于錐形瓶,滴加2~3滴酚酞指示劑,然后用預(yù)先配好的0.1000mo/L KOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定,到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)消耗KOH溶液18.00mL.
苯甲酸的物質(zhì)的量等于消耗KOH物質(zhì)的量,則2.500g產(chǎn)品中苯甲酸為0.018L×0.1mol/L×$\frac{100}{20}$×122g/mol=1.098g,產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{1.098g}{1.2g}$×100%=91.50%;
故答案為:91.50%;
③a.滴定時(shí)俯視讀取耗堿量,會(huì)使KOH溶液體積讀數(shù)偏小,計(jì)算苯甲酸的質(zhì)量偏小,測(cè)定結(jié)果偏低,故a符合;
b.KOH標(biāo)準(zhǔn)液長(zhǎng)時(shí)間接觸空氣,會(huì)吸收二氧化碳步驟轉(zhuǎn)化為碳酸鉀,導(dǎo)致消耗氫氧化鉀溶液體積偏大,測(cè)定結(jié)果偏高,故b不符合;
c.配置KOH標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)仰視定容,液面在刻度線上方,配制標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大、濃度偏小,導(dǎo)致滴定時(shí)消耗KOH溶液體積偏大,測(cè)定結(jié)果偏高,故c不符合;
d.將酚酞指示劑換為甲基橙溶液,終點(diǎn)時(shí)溶液呈酸性,消耗氫氧化鉀溶液體積偏小,測(cè)定結(jié)果偏低,故d符合,
故答案為:ad.

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物合成實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的分離提純、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)含量測(cè)定等,較好的考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用、閱讀獲取信息的能力以及知識(shí)遷移應(yīng)用,難度中等.

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相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

7.回答下列問(wèn)題:(均用NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的值)
(1)0.1molAl2(SO43中含有離子總數(shù)為0.5NA個(gè),Al3+的質(zhì)量是5.4 g,SO42-的物質(zhì)的量是0.3 mol;
(2)若某原子的摩爾質(zhì)量是M g/mol,則一個(gè)該原子的真實(shí)質(zhì)量是$\frac{M}{N{\;}_{A}}$g;
(3)將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的aLHCl(g)溶于1000g水中,得到的鹽酸密度為bg/mL,則該鹽酸的物質(zhì)的量濃度是$\frac{1000ab}{22400+36.5a}$mol/L;
(4)現(xiàn)有14.4g CO和CO2的混合氣體,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積為8.96L;
①該混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為36g/mol;
②混合氣體中碳原子的個(gè)數(shù)為0.4NA

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

5.活性炭可用于處理大氣污染物NO.在1L密閉容器中加入活性炭和NO,生成N2和氣體X.當(dāng)溫度分別在T1℃和T2℃時(shí),測(cè)得平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量如表:
 活性炭NON2X
初始2.0300.10000
T12.0000.0400.0300.030
T22.0050.0500.0250.025
判斷下列說(shuō)法正確的是( 。
A.氣體X的化學(xué)式為CO2
B.T1℃時(shí)的平衡常數(shù)K1=$\frac{9}{32}$
C.根據(jù)上述信息判斷,T1>T2
D.T1℃時(shí),向平衡體系中繼續(xù)加入活性炭,可提高NO的轉(zhuǎn)化率

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

2.乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng):
$\stackrel{催化劑}{?}$=CH2(g)+H2(g)
(1)已知:
化學(xué)鍵C-HC-CC=CH-H
鍵能/kJ•molˉ1412348612436
計(jì)算上述反應(yīng)的△H=+124KJ•mol-1
(2)維持體系總壓強(qiáng)p恒定,在溫度T時(shí),物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸汽發(fā)生催化脫氫反應(yīng).已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為α,則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=$\frac{n{α}^{2}}{(1-{α}^{2})V}$(用α等符號(hào)表示).
(3)工業(yè)上,通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1:9),控制反應(yīng)溫度600℃,并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng).在不同反應(yīng)溫度下,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如圖:
①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,解釋說(shuō)明該事實(shí)正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),保持壓強(qiáng)不變,加入水蒸氣,容器體積應(yīng)增大,等效為降低壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng).
②控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是600℃時(shí)乙苯的轉(zhuǎn)化率與苯乙烯的選擇性均較高,溫度過(guò)低,反應(yīng)速率較慢,轉(zhuǎn)化率較低,溫度過(guò)高,選擇性下降,高溫下可能失催化劑失去活性,且消耗能量較大.
(4)某研究機(jī)構(gòu)用CO2代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝----乙苯-二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯.保持常壓和原料氣比例不變,與摻水蒸汽工藝相比,在相同的生產(chǎn)效率下,可降低操作溫度;該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng):CO2+H2═CO+H2O,CO2+C═2CO.新工藝的特點(diǎn)有①②③④(填編號(hào)).
①CO2與H2反應(yīng),使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移
②不用高溫水蒸氣,可降低能量消耗
③有利于減少積炭
④有利用CO2資源利用.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

9.一定條件下,可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g)?2Z(g),若X、Y、Z起始濃度分別為c1、c2、c3(單位mol/L),當(dāng)達(dá)平衡時(shí)X、Y、Z的濃度分別為0.1mol/L,0.3mol/L,0.08mol/L,則下列判斷不合理的是(  )
A.c1:c2=1:3
B.當(dāng)4v(X)=v(Y)時(shí),該反應(yīng)還在向逆反應(yīng)方向建立平衡
C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等
D.Y起始濃度c2可能為0.36mol/L

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

19.乙酸丁酯是重要的化工原料,具有水果香味.實(shí)驗(yàn)室制備乙酸丁酯的反應(yīng)、裝置示意圖和有關(guān)信息如下:CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$ CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
乙酸正丁醇乙酸丁酯
熔點(diǎn)/℃16.6-89.5-73.5
沸點(diǎn)/℃117.9117126.0
密度/g•cm-31.10.800.88
(1)乙酸丁酯粗產(chǎn)品的制備
在干燥的50mL圓底燒瓶中,裝入沸石,加入12.0mL正丁醇和16.0mL冰醋酸(過(guò)量),再加3~4滴濃硫酸.然后再安裝分水器(作用:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷分離除去反應(yīng)生成的水)、冷凝管,然后小火加熱.將燒瓶中反應(yīng)后的混合物冷卻與分水器的酯層合并.裝置中冷水應(yīng)從b(填“a”或“b”)口通入;通過(guò)分水器不斷分離除去反應(yīng)生成的水的目的是分離生成的水,使平衡正向移動(dòng),提高反應(yīng)產(chǎn)率.
(2)乙酸丁酯的精制
將乙酸丁酯粗產(chǎn)品用如下的操作進(jìn)行精制:①水洗、②蒸餾、③用無(wú)水MgSO4干燥、④用10%碳酸鈉洗滌.
①正確的操作步驟是C(填標(biāo)號(hào)).
A.①②③④B.③①④②C.④①③②D.③④①②
②在乙酸丁酯的精制中,用10%碳酸鈉洗滌的主要目的是除去產(chǎn)品中含有的乙酸、硫酸等雜質(zhì).
③在洗滌、分液操作中,應(yīng)充分振蕩,然后靜置,待分層后d(填標(biāo)號(hào)).
a.直接將乙酸丁酯從分液漏斗的上口倒出
b.直接將乙酸丁酯從分液漏斗的下口放出
c.先將水層從分液漏斗的下口放出,再將乙酸丁酯從下口放出
d.先將水層從分液漏斗的下口放出,再將乙酸丁酯從上口倒出
(3)計(jì)算產(chǎn)率
測(cè)量分水器內(nèi)由乙酸與丁醇反應(yīng)生成的水體積為1.8mL,假設(shè)在制取乙酸丁酯過(guò)程中反應(yīng)物和生成物沒有損失,且忽略副反應(yīng),乙酸丁酯的產(chǎn)率為77.1%.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

6.某工廠對(duì)工業(yè)生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)生的廢液進(jìn)行綜合利用,廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO43、TiOSO4,可用于生產(chǎn)顏料鐵紅和補(bǔ)血?jiǎng)┤樗醽嗚F.其生產(chǎn)工藝流程如圖1:

已知:①TiOSO4可溶于水,在水中可以電離為TiO2+和SO42-
②TiOSO4水解的反應(yīng)為:TiOSO4+(x+1)H2O→TiO2•xH2O↓+H2SO4
請(qǐng)回答:
(1)步驟①所得濾渣的主要成分為TiO2•xH2O、Fe,
(2)步驟③硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫,該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1:4,
(3)步驟④需控制反應(yīng)溫度低于35℃,其目的是防止NH4HCO3分解,減少Fe3+水解,
(4)步驟④的離子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑,
(5)已知:FeCO3(S)?Fe2+(aq)+CO32-(aq),試用平衡移動(dòng)原理解釋步驟⑤生成乳酸亞鐵的原因FeCO3(s)?Fe2+(aq)+CO32-(aq),CO32-與乳酸反應(yīng)濃度降低,平衡向右移動(dòng),使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液,
(6)溶液B常被用于電解生產(chǎn)(NH42S2O8(過(guò)二硫酸銨).電解時(shí)均用惰性電極,陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)可表示為2SO42--2e-═S2O82-
(7)Fe3+對(duì)H2O2的分解具有催化作用.利用圖2(a)和(b)中的信息,按圖2(c)裝置(連通的A、B瓶中已充有NO2氣體)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的深,其原因是H2O2分解放熱,使平衡2NO2═N2O4向生成NO2方向移動(dòng).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

3.(醇脫水是合成烯烴的常用方法,實(shí)驗(yàn)室合成環(huán)己烯的反應(yīng)和實(shí)驗(yàn)裝置如下:
$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$+H2O
可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
相對(duì)分子質(zhì)量密度/(g•cm3沸點(diǎn)/℃溶解性
環(huán)己醇1000.9618161微溶于水
環(huán)己烯820.810283難溶于水
合成反應(yīng):
在a中加入20g環(huán)己醇和2小片碎瓷片,冷卻攪動(dòng)下慢慢加入1mL濃硫酸.b中通入冷卻水后,開始緩慢加熱a,控制餾出物的溫度不超過(guò)90oC.
分離提純:
反應(yīng)粗產(chǎn)物倒入分液漏斗中分別用少量5% 碳酸鈉溶液和水洗滌,分離后加入無(wú)水氯化鈣顆粒,靜置一段時(shí)間后棄去氯化鈣.最終通過(guò)蒸餾得到純凈環(huán)己烯10g.
(1)裝置b的名稱是直形冷凝器.
(2)加入碎瓷片的作用是防止暴沸;如果加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片,應(yīng)該采取的正確操作是B(填正確答案標(biāo)號(hào)).
A.立即補(bǔ)加      B.冷卻后補(bǔ)加     C.不需初加      D.重新配料
(3)本實(shí)驗(yàn)中最容易產(chǎn)生的副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
(4)分液漏斗在使用前必須清洗干凈并檢漏;在本實(shí)驗(yàn)分離過(guò)程中,產(chǎn)物應(yīng)該從分液漏斗的上口倒出(填“上口倒出”或“下口倒出”).
(5)分離提純過(guò)程中加入無(wú)水氯化鈣的目的是干燥.
(6)在環(huán)已烯粗產(chǎn)物蒸餾過(guò)程中,不可能用到的儀器有CD(填正確答案標(biāo)號(hào)).
A.圓底燒瓶    B.溫度計(jì)     C.吸濾瓶      D.環(huán)形冷凝管     E.接收器
(7)本實(shí)驗(yàn)所得到的環(huán)己烯產(chǎn)率是C(填正確答案標(biāo)號(hào)).
A.41%         B.50%          C.61%           D.70%

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

4.某溫度下,在一個(gè)2L的密閉容器中加入4mol A和2mol B進(jìn)行如下反應(yīng):3A(g)+2B(g)?4C(?)+2D(g).“?“代表狀態(tài)不確定.反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡,測(cè)得生成1.6mol C,則下列說(shuō)法正確的是( 。
A.其他條件不變,增大該體系的壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),則C為氣體
B.其他條件不變.若升高溫度.B的平衡轉(zhuǎn)化率增大.則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)
C.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{4}(C)•{c}^{2}(D)}{{c}^{3}(A)•{c}^{2}(B)}$
D.此時(shí).B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%

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