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科目: 來源: 題型:解答題

11.工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如圖1,請回答下列問題:

(1)在上述工業(yè)制硝酸的生產(chǎn)中,B設(shè)備的名稱是氧化爐,其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3+5O2 $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H2O.
(2)此生產(chǎn)過程中,N2與H2合成NH3所用的催化劑是鐵砂網(wǎng).1909年化學(xué)家哈伯在實(shí)驗(yàn)室首次合成了氨,2007年化學(xué)家格哈德•埃特爾在哈伯研究所證實(shí)了氫氣與氮?dú)庠诠腆w催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程,示意圖如圖2:

分別表示N2、H2、NH3.圖⑤表示生成的NH3離開催化劑表面,圖②和③的含義分別是N2、H2被吸附在催化劑表面、在催化劑表面,N2、H2中化學(xué)鍵斷裂.
(3)在合成氨的設(shè)備(合成塔)中,設(shè)置熱交換器的目的是利用余熱,節(jié)約能源;在合成硝酸的吸收塔中通入空氣的目的是使NO循環(huán)利用,全部轉(zhuǎn)化成HNO3
(4)生產(chǎn)硝酸的過程中常會產(chǎn)生一些氮的氧化物,可用如下兩種方法處理:
堿液吸收法:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
NH3還原法:8NH3+6NO2=7N2+12H2O(NO也有類似的反應(yīng))
以上兩種方法中,符合綠色化學(xué)的是氨氣還原法 .
(5)某化肥廠用NH3制備NH4NO3.已知:由NH3制NO的產(chǎn)率是96%、NO制HNO3的產(chǎn)率是92%,則制HNO3所用去的NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量(不考慮其它損耗)的53%.

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科目: 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

10.環(huán)己酮是重要的化工原料,也是重要的工業(yè)溶劑.實(shí)驗(yàn)室制備環(huán)己酮的原理、有關(guān)數(shù)據(jù)及裝置示意圖如圖:
反應(yīng)原理:如圖1所示

反應(yīng)放熱,溫度過高或者重鉻酸鈉過量會進(jìn)一步氧化.
主要物料及產(chǎn)物的物理參數(shù):
名稱性狀密度溶點(diǎn)℃沸點(diǎn)℃溶解度
乙醚
環(huán)已醇無色,有刺激性氣味0.962425.93161.55.67g/100mL
環(huán)已酮無色,有刺激性氣味0.9478-155.72.4g/100mL
實(shí)驗(yàn)裝置:
如圖2所示
實(shí)驗(yàn)步驟:
Ⅰ.投料:在100mL三頸燒瓶中加入20mL水,慢慢加入5mL濃硫酸搖動,振蕩下緩慢加入5mL(4.8g,0.048mol)環(huán)己醇,并將混合液溫度降至30℃以下.將5g(0.019mol)重鉻酸鈉溶于水得橙紅色溶液備用.
Ⅱ.反應(yīng):將約$\frac{1}{5}$的重鉻酸鈉溶液加入三頸燒瓶中,充分?jǐn)嚢枋怪旌暇鶆颍渌±鋮s,控制反應(yīng)溫度在55~60℃.待橙紅色消失后,再將剩余的重鉻酸鈉溶液分四次加入到三頸燒瓶中.當(dāng)溫度自動下降時,加入4mL甲醇使反應(yīng)液完全變成墨綠色(三價鉻);
Ⅲ.蒸餾:在反應(yīng)瓶中加入30mL水,并改為蒸餾裝置,收集90~99℃之間的餾分(環(huán)己酮與水的共沸物)至無油珠為止;
Ⅳ.萃取、干燥:將餾出液用食鹽飽和后轉(zhuǎn)入分液漏斗中,分出有機(jī)層.水層用8mL乙醚提取一次,將乙醚提取液和有機(jī)層合并,用無水硫酸鎂干燥; 5.蒸餾,收集環(huán)己酮產(chǎn)品2.6g. 請回答下列問題:
(1)裝置A的名稱是分液漏斗.
(2)完成并配平反應(yīng)方程式:
3+1 Na2Cr2O7+4H2SO4→3+1  Na2SO4+1  Cr2(SO43+7 H2O
(3)反應(yīng)過程中加入甲醇后有無色氣體生成.加入甲醇的作用是將過量的重鉻酸鈉還原,防止環(huán)己酮繼續(xù)被氧化,請用離子方程式表示反應(yīng)原理CH3OH+Cr2O72-+8H+→CO2↑+2Cr3++6H2O.
(4)步驟4向餾出液加入食鹽的目的是利用鹽析原理,減少環(huán)己酮在水中的溶解度,有利于分層,將乙醚提取液和有機(jī)層合并的原因是減少環(huán)己酮在水中溶解造成的損失.
(5)計(jì)算所得產(chǎn)品的產(chǎn)率55.3%.(保留三位有效數(shù)字)

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科目: 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

9.苯甲酸廣泛應(yīng)用于制藥和化工行業(yè).某同學(xué)嘗試用甲苯的氧化反應(yīng)制備苯甲酸.反應(yīng)原理:

實(shí)驗(yàn)方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反應(yīng)一段時間后停止反應(yīng),按如圖流程分離出苯甲酸和回收未反應(yīng)的甲苯.

已知:苯甲酸分子量122,熔點(diǎn)122.4℃,在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g;純凈固體有機(jī)物一般都有固定熔點(diǎn).
(1)操作Ⅰ為分液,操作Ⅱ?yàn)檎麴s.
(2)無色液體A是甲苯,定性檢驗(yàn)A的試劑是酸性KMnO4溶液,現(xiàn)象是溶液褪色.
(3)測定白色固體B的熔點(diǎn),發(fā)現(xiàn)其在115℃開始熔化,達(dá)到130℃時仍有少量不熔.該同學(xué)推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物,設(shè)計(jì)了如表方案進(jìn)行提純和檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明推測正確.請?jiān)谕瓿杀碇袃?nèi)容.
序號實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論
將白色固體B加入水中,加熱溶解,冷卻結(jié)晶,過濾得到白色晶體和無色濾液
取少量濾液于試管中,滴入稀HNO3酸化的AgNO3溶液生成白色沉淀濾液含Cl-
干燥白色晶體,取適量加熱,測定熔點(diǎn)白色晶體在122.4℃熔化為液體白色晶體是苯甲酸
(4)純度測定:稱取1.220g產(chǎn)品溶解在甲醇中,配成100mL甲醇溶液,移取25.00mL溶液,滴定,消耗KOH的物質(zhì)的量為2.40×10-3 mol,產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%(保留二位有效數(shù)字).(注:苯甲酸的相對分子質(zhì)量為122)

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科目: 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.硫酸亞錫(SnSO4)、四氯化錫(SnCl4)常用于印染和電鍍工業(yè).某研究小組設(shè)計(jì)制備SnSO4與SnCl4路線如下.完成下列填空:
(1)制備SnSO4

已知:酸性條件下,錫在水溶液中有Sn2+、Sn4+兩種主要存在形式,Sn2+易被氧化;SnCl2極易水解.
①SnCl2用鹽酸進(jìn)行酸溶的原因是抑制Sn2+的水解.
②步驟Ⅱ中用到的玻璃儀器除燒杯外還有漏斗、玻璃棒;步驟Ⅳ中需要洗滌固體SnO中含有的雜質(zhì),檢驗(yàn)SnO中的Cl-是否洗滌干凈的操作為取最后一次洗滌液,加入硝酸酸化的硝酸銀,如果沒有出現(xiàn)沉淀,說明洗滌干凈,如果出現(xiàn)沉淀,說明沒有洗滌干凈.
③步驟Ⅴ依次操作:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、低溫干燥,即可得到產(chǎn)物.
(2)制備SnCl4
實(shí)驗(yàn)室用熔融的金屬錫與干燥純凈的氯氣制取無水SnCl4(SnCl4熔點(diǎn)-33℃,沸點(diǎn)114.1℃,遇潮濕空氣極易水解),此反應(yīng)過程放出大量的熱.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:

①儀器B的名稱冷凝管.
②圖中尾氣處理裝置不夠完善,改進(jìn)的方法是:E、F之間連裝有堿石灰的干燥管(可以畫圖,也可以用文字表述,需注明儀器、試劑及連接位置等).
③若反應(yīng)中用去錫粉11.9g,反應(yīng)后在錐形瓶中收集到23.8g SnCl4,則SnCl4的產(chǎn)率為91.2%.

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科目: 來源: 題型:推斷題

7.某化學(xué)小組為探究草酸的性質(zhì)并制備草酸鈉及其用途,查閱到如表信息:
H2C2O4無色晶體K1=5.9×10-2,K2=6.4×10-5,能溶于水和乙醇
Na2C2O4白色晶體微溶于水,pH=7.2,不溶于乙醇
探究草酸部分性質(zhì)并制備草酸鈉的生產(chǎn)流程如表:

請回答下列問題:
(1)寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式H2C2O4+NaC1O=NaC1+2CO2↑+H2O.表明草酸具有還原性.
(2)向溶液A中加入NaOH溶液,開始滴加速度要盡量快些.其目的是利用中和反應(yīng)放熱,升溫促進(jìn)反應(yīng)(或增大反應(yīng)速率).該反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時的化學(xué)方程式為H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4↓+2H2O.
(3)操作②的名稱是過濾.用乙醇淋洗晶體B的目的是除去晶體表面水分減少損失
(4)用0.01000mol/L的高錳酸鉀溶液滴定25.00mL某濃度的草酸鈉溶液時.需要加入適量的稀硫酸,所發(fā)生反應(yīng)為:5C2O42-+2MnO4-+16H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O,若硫酸加入太多,結(jié)果會草酸根會生成草酸氫根和草酸,使溶液中草酸根離子濃度降低,減慢反應(yīng)速率:操作中需用酸式演定管(填“酸式”或“堿式”),當(dāng)達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)時的現(xiàn)象是溶液呈現(xiàn)淺紫色且30s內(nèi)不褪色;測得此時消耗上述高錳酸鉀溶液20.00mL,則該草酸鈉溶液濃度為0.0200mol/L.

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科目: 來源: 題型:解答題

6.硝酸銅是常用的一種無機(jī)化學(xué)試劑
(1)工業(yè)上以粗銅為原料采取如圖1所示流程制備硝酸銅晶體:

①在步驟a中,還需要通入氧氣和水,其目的是將NOx轉(zhuǎn)化為硝酸,提高原料的利用率,減少污染物的排放
②在保溫去鐵的過程中,為使Fe3+沉淀完全,可以向溶液中加入CuO調(diào)節(jié)溶液的pH,根據(jù)下表數(shù)據(jù),溶液的pH應(yīng)保持在3.2--4.7范圍
氫氧化物開始沉淀時的pH氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+1.93.2
Cu2+4.76.7
③在濾液蒸發(fā)濃縮步驟中,適當(dāng)加入稀硝酸的作用是抑制加熱過程中Cu2+的水解
(2)某研究學(xué)習(xí)小組將一定質(zhì)量的硝酸銅晶體【Cu(NO32.6H2O】放在坩堝中加熱,在不同溫度階段進(jìn)行質(zhì)量分析,繪制出剩余固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度關(guān)系如圖2所示.據(jù)圖回答下列問題:
①當(dāng)溫度27℃<T<120℃時,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu(NO32•6H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu(NO32•3H2O+3H2O
②剩余固體質(zhì)量為38.4g時,固體成分為【Cu(NO32•2Cu(OH)2】當(dāng)溫度120℃<T<800℃時,反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu(NO32•3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu(NO32•2Cu(OH)2+4NO2↑+O2↑+7H2O (此溫度下,HNO3也分解)
③當(dāng)剩余固體質(zhì)量為21.6g時,固體的化學(xué)式為Cu2O
(3)制備無水硝酸銅的方法之一是用Cu與液態(tài)N2O4反應(yīng),反應(yīng)過程
中有無色氣體放出,遇到空氣變紅棕色.反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+2N2O4=Cu(NO32+2NO↑.

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科目: 來源: 題型:解答題

5.實(shí)驗(yàn)室以苯甲醛為原料制備間溴苯甲醛(實(shí)驗(yàn)裝置見圖,相關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)見附表).
相對分
子質(zhì)量
密度
/(g•cm-3
沸點(diǎn)/℃
1603.11958.8
苯甲醛1061.04179
1,2-二氯乙烷991.235183.5
間溴苯甲醛1851.587229
其實(shí)驗(yàn)步驟為:
步驟1:將三頸瓶中的一定配比的無水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛(5.3g)充分混合后,升溫至60℃,緩慢滴加經(jīng)濃硫酸干燥過的液溴,保溫反應(yīng)一段時間,冷卻.
步驟2:將反應(yīng)混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中,攪拌、靜置、分液.有機(jī)相用10%NaHCO3溶液洗滌.
步驟3:經(jīng)洗滌的有機(jī)相加入適量無水硫酸鈣固體,放置一段時間后過濾.
步驟4:為了防止間溴苯甲醛因溫度過高被氧化,把步驟3處理得到的間溴苯甲醛加入少量鋅粉,同時采用某種技術(shù),收集相應(yīng)餾分,其中收集到間溴苯甲醛為3.7g.
(1)實(shí)驗(yàn)裝置中采用的加熱方式為水浴加熱,冷凝管的作用為導(dǎo)氣、冷凝回流,錐形瓶中的試劑應(yīng)為NaOH.
(2)步驟1所加入的無水AlCl3的作用為催化劑.
(3)步驟2中用10%NaHCO3溶液洗滌有機(jī)相,是為了除去溶于有機(jī)相的Br2、HCl(填化學(xué)式).
(4)步驟3中加入的無水硫酸鈣固體的目的是除去有機(jī)相的水.
(5)步驟4中,某種技術(shù)為減壓蒸餾.
(6)本實(shí)驗(yàn)所得到的間溴苯甲醛產(chǎn)率是40.0%.

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科目: 來源: 題型:解答題

4.實(shí)驗(yàn)室用乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯.有關(guān)物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)如表:
化合物相對分子質(zhì)量密度/g•cm-3沸點(diǎn)/℃溶解度g/l00g水
正丁醇740.80118.09
冰醋酸601.045118.1互溶
乙酸正丁酯1160.882126.10.7
操作如下:
①在50mL三頸燒瓶中投入幾粒沸石,將18.5mL正丁醇和13.4mL冰醋酸(過量),3~4滴濃硫酸按一定順序均勻混合,安裝分水器(作用:實(shí)驗(yàn)過程中不斷分離除去反應(yīng)生成的水)、溫度計(jì)及回流冷凝管.
②將分水器分出的酯層和反應(yīng)液一起倒入分液漏斗中依次用水洗,10% Na2CO3洗,再水洗,最后轉(zhuǎn)移至錐形瓶并干燥.
③將干燥后的乙酸正丁酯加入燒瓶中,常壓蒸餾,收集餾分,得15.1g乙酸正丁酯.
請回答有關(guān)問題:
(1)寫出任意一種正丁醇同類的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式CH3CH2CH(OH)CH3
(2)儀器A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O.
(3)步驟①向三頸燒瓶中依次加入的藥品是:正丁醇,濃硫酸,冰醋酸.
(4)步驟②中,用 10%Na2CO3溶液洗滌有機(jī)層,該步操作的目的是除去酯中混有的乙酸和正丁醇.
(5)步驟③在進(jìn)行蒸餾操作時,若從118℃開始收集餾分,產(chǎn)率偏高,(填“高”或“低”)原因是會收集到少量未反應(yīng)的冰醋酸和正丁醇.
(6)該實(shí)驗(yàn)生成的乙酸正丁酯的產(chǎn)率是65%.

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3.丙烯酸甲酯是一種重要的工業(yè)原料,某實(shí)驗(yàn)小組制取丙烯酸甲酯的裝置如圖所示.

Ⅰ.實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①向三頸瓶中依次加入:10.0mL丙烯酸(CH2=CHCOOH)、適量的濃硫酸、10.0mL無水甲醇、
2粒沸石,按圖示裝置連接好冷凝管,用攪拌棒攪拌,水浴加熱.
②充分反應(yīng)后,冷卻,向混合液中加入5% Na2CO3溶液洗至中性.
③分液,取上層油狀液體,再用無水Na2SO4干燥后蒸餾,收集70℃~90℃餾分.
可能用到的信息:
密度沸點(diǎn)溶解性
丙烯酸1.05g/cm3141℃與水互溶,易溶于有機(jī)溶劑有毒
甲醇0.79g/cm364.7℃與水互溶,易溶于有機(jī)溶劑易揮發(fā),有毒
丙烯酸甲酯0.95g/cm380.5℃難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑易揮發(fā)
請回答下列問題:
(1)儀器c的名稱是分液漏斗.
(2)混合液用5% Na2CO3溶液洗滌的作用是除去丙烯酸、濃硫酸等酸性物質(zhì).
(3)該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用的安全防護(hù)措施有通風(fēng)櫥中實(shí)驗(yàn).(1條即可)
Ⅱ.為測定上述反應(yīng)中丙烯酸甲酯的產(chǎn)率,設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):
①將油狀物質(zhì)提純后平均分成5份,取出1份置于錐形瓶中,加入2.5mol/L的KOH溶液10.0mL,加熱使之完全水解.
②用酚酞做指示劑,向冷卻后的溶液中滴加0.5mol/L的HCl溶液,中和過量的KOH,滴到終點(diǎn)時共消耗鹽酸20.00mL.
(4)請寫出(Ⅱ)操作①中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式CH2=CHCOOCH3+KOH$\stackrel{△}{→}$CH2=CHCOOK+CH3OH.
(5)計(jì)算本次酯化反應(yīng)丙烯酸甲酯的產(chǎn)率.

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2.SOCl2是一種液態(tài)化合物,沸點(diǎn)為77℃,在農(nóng)藥、制藥行業(yè)中用途廣泛.SOCl2遇水劇烈反應(yīng),液面上產(chǎn)生白霧,并帶有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生.實(shí)驗(yàn)室合成原理:SO2+Cl2+SCl2=2SOCl2,部分裝置如圖所示,回答以下問題:
(1)裝置f的作用是吸收逸出有毒的Cl2、SO2,防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)裝置,防止SOCl2水解.
(2)實(shí)驗(yàn)室制Cl2的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
(3)SOCl2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑.蒸干AlCl3溶液不能得到無水AlCl3,但使SOCl2與AlCl3•6H2O混合加熱,可得到無水AlCl3,試解釋原因:AlCl3溶液易水解,AlCl3•6H2O與SOCl2混合加熱,SOCl2與AlCl3•6H2O中的結(jié)晶水作用,生成無水AlCl3及SO2和HCl氣體,SOCl2吸水,產(chǎn)物SO2和HCl抑制AlCl3水解;
(4)下列四種制備SO2的方案中最佳選擇是丁
方案
發(fā)生裝置
所選試劑NaHSO3固體18.4mol/LH2SO4+Cu4mol/LHNO3+Na2SO70%H2SO4+K2SO3
(5)試驗(yàn)結(jié)束后,將三頸燒瓶中液體混合物分離開的實(shí)驗(yàn)操作是蒸餾(填操作名稱,已知SCl2的沸點(diǎn)為50℃).若反應(yīng)中消耗的Cl2的體積為896ml(已轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況,SO2足量),最后得到純凈的SOCl2 4.76g,則SOCl2的產(chǎn)率為50%
(6)分離產(chǎn)物后,向獲得的SOCl2中加入足量NaOH溶液,振蕩、靜止得到無色溶液w,檢驗(yàn)溶液w中存在的Cl-的方法是取少量無色溶液放入試管中,加入Ba(NO32溶液至不再生沉淀為止,靜置,取出上層清液,加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,可知無色溶液中含有Cl-

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