Question

14．實(shí)驗(yàn)室制備1-溴丁烷的原理為CH₃CH₂CH₂CH₂OH+NaBr+H₂SO₄$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂CH₂CH₂Br+NaHSO₄+H₂O，根據(jù)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．

（1）儀器D的名稱為，A處玻璃棒攪拌的目的是使反應(yīng)物混合均勻并充分反應(yīng)，提高反應(yīng)速率．
（2）1-溴丁烷的制備反應(yīng)中可能有：丁醚、1-丁烷、溴化氫等副產(chǎn)物生成．熄滅A處酒精燈，打開(kāi)a，余熱會(huì)使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行．B、C裝置可檢驗(yàn)部分副產(chǎn)物，則判斷B、C中應(yīng)盛放的試劑分別是硝酸銀溶液或紫色石蕊試液、溴水或酸性高錳酸鉀溶液．
（3）為了精制1-溴丁烷，待燒瓶冷卻后，將A裝置上的玻璃棒換成溫度計(jì)，關(guān)閉a，打開(kāi)b，使冷水從d（填“c”或“d”）處流入，粗產(chǎn)品蒸餾提純時(shí)，圖2 裝置中溫度計(jì)位置正確的是D（填字母，下同），可能會(huì)導(dǎo)致收集到的產(chǎn)品中混有低沸點(diǎn)雜質(zhì)的裝置是AB．
（4）稱取干燥、純凈的白色不容物7.36g，充分加熱至不再產(chǎn)生氣體為止，并使分解產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入裝置A和B中，實(shí)驗(yàn)后裝置A增重0.72g，裝置B增重2.64g．白色不容物的化學(xué)式為2Mg（OH）₂•3MgCO₃或Mg₅（OH）₄（CO₃）₃．
（5）寫出鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：5Mg+6NaHCO₃+4H₂O=2Mg（OH）₂•3MgCO₃↓+3Na₂CO₃+5H₂↑．
Ⅲ．反應(yīng)原理分析
（6）NaHCO₃ 溶液中存在如下電離平衡：H₂O?H⁺+OH^-、HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，從平衡移動(dòng)角度分析實(shí)驗(yàn)①產(chǎn)生大量氣泡和白色不容物的原因：Mg和H⁺反應(yīng)生成氫氣和鎂離子，鎂離子和氫氧根離子、碳酸根離子反應(yīng)生成難溶物2Mg（OH）₂•3MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均減小，促使上述兩平衡均向右進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)Mg和飽和碳酸氫鈉溶液產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置圖可知儀器的名稱，三頸燒瓶中反應(yīng)物要充分混合，需要用玻璃棒攪拌，同時(shí)攪拌可加快反應(yīng)速率；
（2）CH₃CH₂CH₂CH₂OH在濃硫酸條件下加熱可以生成1-丁烯或丁醚等，圖1中B、C可分別用來(lái)檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物溴化氫、1-丁烯等；
（3）根據(jù)冷卻時(shí)采用逆流，冷卻效果較好判斷，蒸餾是溫度計(jì)的水銀球位置應(yīng)與蒸餾燒瓶支管口平齊，如果低于蒸餾燒瓶支管口，則會(huì)收集到低沸點(diǎn)的物質(zhì)；
（4）根據(jù)B中堿石灰質(zhì)量的增加量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鎂的質(zhì)量，剩余的就是氫氧化鎂的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算出白色不溶物的化學(xué)式；
（5）根據(jù)分析、計(jì)算可知，鎂與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成2Mg（OH）₂•3MgCO₃、碳酸鈉和氫氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（6）依據(jù)碳酸氫鈉溶液中存在碳酸氫根離子電離和水的電離平衡，鎂和氫離子反應(yīng)促進(jìn)電離平衡正向進(jìn)行，鎂離子和氫氧根離子和碳酸根離子形成沉淀分析．

解答 解：（1）根據(jù)裝置圖可知儀器D為直形冷凝管，三頸燒瓶中反應(yīng)物要充分混合，需要用玻璃棒攪拌，同時(shí)攪拌可加快反應(yīng)速率，所以玻璃棒的作用為使反應(yīng)物混合均勻并充分反應(yīng)，提高反應(yīng)速率，
故答案為：直形冷凝管；使反應(yīng)物混合均勻并充分反應(yīng)，提高反應(yīng)速率；
（2）CH₃CH₂CH₂CH₂OH在濃硫酸條件下加熱可以生成1-丁烯或丁醚等，所以可能有的雜質(zhì)為丁醚等，圖1中B、C可分別用來(lái)檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物溴化氫、1-丁烯，B中裝硝酸銀溶液或紫色石蕊試液用來(lái)檢驗(yàn)溴化氫，C裝置中裝入溴水或酸性高錳酸鉀溶液用來(lái)檢驗(yàn)1-丁烯，
故答案為：丁醚；硝酸銀溶液或紫色石蕊試液；溴水或酸性高錳酸鉀溶液；
（3）根據(jù)冷卻時(shí)采用逆流，冷卻效果較好，所以冷水應(yīng)從d處流入，蒸餾是溫度計(jì)的水銀球位置應(yīng)與蒸餾燒瓶支管口平齊，所以D裝置正確，如果低于蒸餾燒瓶支管口，則會(huì)收集到低沸點(diǎn)的物質(zhì)，所以AB裝置符合題意，
故答案為：d；D；AB；
（4）B中堿石灰質(zhì)量的增加量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，所以生成二氧化碳的質(zhì)量為2.64g，設(shè)碳酸鎂的質(zhì)量為x，則：
MgCO₃+2HCl═MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                   44
x                   2.64g
x=$\frac{2.64g×84}{44}$=5.04g，
所以氫氧化鎂的質(zhì)量為：7.36g-5.04g=2.32g，
氫氧化鎂與碳酸鎂的物質(zhì)的量之比為：$\frac{2.32g}{58g/mol}$：$\frac{5.04g}{84g/mol}$=0.4mol：0.6mol=2：3，
則白色不溶物的化學(xué)式為：2Mg（OH）₂•3MgCO₃或Mg₅（OH）₄（CO₃）₃，
故答案為：2Mg（OH）₂•3MgCO₃或Mg₅（OH）₄（CO₃）₃；
（5）根據(jù)以上分析可知，鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成2Mg（OH）₂•3MgCO₃沉淀、Na₂CO₃和H₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5Mg+6NaHCO₃+4H₂O=2Mg（OH）₂•3MgCO₃↓+3Na₂CO₃+5H₂↑，
故答案為：5Mg+6NaHCO₃+4H₂O=2Mg（OH）₂•3MgCO₃↓+3Na₂CO₃+5H₂↑；
（6）NaHCO₃溶液中存在平衡，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、H₂O?H⁺+OH^-，Mg和H⁺反應(yīng)生成氫氣和鎂離子，鎂離子和氫氧根離子、碳酸根離子反應(yīng)生成難溶物Mg（OH）₂•2MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均減小，促使上述兩平衡均向右進(jìn)行，
故答案為：Mg和H⁺反應(yīng)生成氫氣和鎂離子，鎂離子和氫氧根離子、碳酸根離子反應(yīng)生成難溶物2Mg（OH）₂•3MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均減小，促使上述兩平衡均向右進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)Mg和飽和碳酸氫鈉溶液產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成、測(cè)量物質(zhì)的含量的方法，題目難度較大，試題涉及的內(nèi)容較多、綜合性較強(qiáng)，注意掌握探究物質(zhì)組成、測(cè)量物質(zhì)含量的方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．