1.实验室用下列装置制备无水AlCl3(℃升华,遇潮湿空气即产生大量白雾)。下列说法正确的是( )
A.该实验过程中e瓶可能产生白雾
B.b、c装置中分别盛装饱和NaHCO3溶液和浓硫酸
C.实验开始时应先点燃d处酒精灯,再点燃a处酒精灯
D.实验后向烧瓶中加入足量硝酸银和稀硝酸,可确定生成的MnCl2的质量
选A。d装置中产生的AlCl3受热易升华,f装置中的水蒸气挥发到e装置中,由于氯化铝极易水解生成氢氧化铝和氯化氢,而氯化氢与水蒸气形成白雾,所以在e装置中可能产生白雾,A说法正确;a装置产生Cl2,同时有HCl和水蒸气,所以b装置中应该是饱和食盐水,除去HCl气体,B说法错误;由于金属铝是活泼的金属,极易被氧化,所以首先点燃a处酒精灯,然后点燃d处酒精灯,C说法错误;实验室制取氯气用浓盐酸与二氧化锰反应,随着反应的进行,盐酸的浓度下降,当浓盐酸变成稀盐酸,反应停止,此时反应后的溶液中仍然有盐酸,所以通过测定AgCl的质量来确定生成的MnCl2的质量是错误的,D选项错误。
2.氯化锌易潮解,实验室依次采用除水(氯化氢气体“置换”)、升华相结合的方法,从市售的氯化锌[含Zn(OH)Cl]制备无水氯化锌,装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.恒压滴液漏斗、倒置漏斗的作用分别是平衡气压、防止倒吸
B.实验中利用了浓硫酸的高沸点性、酸性和吸水性
C.在尾气吸收装置前应增加一个盛有浓硫酸的洗气瓶
D.管式炉Ⅰ采取阶段式升温,实验结束时先撤去管式炉Ⅰ、再撤去管式炉Ⅱ
选D。恒压滴液漏斗可以保证内部压强不变,保持恒压滴液漏斗与三颈瓶内压强相等,使浓硫酸顺利滴下,倒置漏斗的作用是防止倒吸,A正确;浓硫酸与氯化钠固体加热反应生成氯化氢,利用了浓硫酸的高沸点性、酸性;浓硫酸能够吸收水蒸气,利用了吸水性,B正确;为防止氯化锌吸水再次生成Zn(OH)Cl,在尾气吸收装置前应增加一个干燥装置,C正确;氯化锌升华进入管式炉Ⅱ,凝华得到高纯度无水氯化锌,所以实验时应先撤去管式炉Ⅱ的加热,再撤去管式炉Ⅰ,D错误。
3.常温下,二氯化二硫(S2Cl2)为橙黄色液体,遇水易水解,工业上用于橡胶的硫化。某学习小组合成S2Cl2的实验装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.实验室可以用盐酸酸化高锰酸钾溶液
B.C中所盛试剂为饱和氯化钠溶液
C.实验时需先点燃E处的酒精灯
D.G中可收集到纯净的产品
选B。高锰酸钾能将盐酸氧化产生氯气,不能用盐酸酸化高锰酸钾溶液,A错误;为除去氯气中的氯化氢,C中所盛试剂为饱和氯化钠溶液,B正确;实验时需先点燃B处的酒精灯,先制取氯气并充满装置,C错误;G中收集到的产品中可能含有硫,以及S2Cl2的水解产物等,D错误。
4.实验室用图1所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与FeCl3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质:①可溶于水,微溶于饱和KOH溶液;②在0～5℃的强碱性溶液中比较稳定;③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解;④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
回答下列问题:(1)装置A用于产生氯气,若选用图2中的甲装置,反应的离子方程式是_________________,若选用装置乙,其中的导管a的作用是_______________。
(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下,控制反应在0～5℃进行。实验中可采取的措施是________________
______________;在通入氯气的过程中,不断搅拌的目的是_________________
(3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与FeCl3饱和溶液的混合方式为_______________,反应的离子方程式是____________________。
(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为将K2FeO4粗产品溶于冷的3mol·L-1KOH溶液中________(填操作名称),将滤液置于冰水浴中,再加入________,搅拌、静置、再过滤,晶体用适量乙醇洗涤2～3次后,在真空干燥箱中干燥。
(1)重铬酸铵分解不完全,还可能含有其他可溶性杂质,用蒸馏水洗涤除去其中可溶性杂质。取最后一次洗涤液适量于试管中,向其中加入适量浓度的氢氧化钠溶液,加热,取一片润湿红色石蕊试纸,粘在玻璃棒上,接近试管口,观察试纸是否变蓝,若不变蓝,则洗涤干净。(2)因为CCl4沸点为57.6℃,温度比较低,因此保证稳定的CCl4气流,可以通过水浴加热来控制其流量,并用温度计指示温度。
(3)由题干(4)可知反应制备原理为Cr2O3+3CCl42CrCl3+3COCl2,四氯化碳在管式炉中反应管与Cr2O3反应,反应管出口端出现了CrCl3升华物时,切断加热管式炉的电源,停止加热CCl4,继续通入氮气,将产物收集到蒸发皿,故操作顺序为⑥→③→②→④→⑤→①。
(4)由分子式可知,COCl2中的2个氯原子被2个—OC2H5代替,故乙醇与COCl2发生取代反应,—OC2H5取代氯原子生成C2H5OCOOC2H5与HCl,反应方程式为COCl2+2C2H5OH→C2H5OCOOC2H5+2HCl。
(5)①利用Na2S2O3滴定生成的I2,I2使淀粉显蓝色,可以用淀粉作指示剂,I2反应完毕蓝色褪去。
②溶液中有溶解的氧气,氧气可以氧化I-,若不除去其中溶解的氧气会使生成的I2的量增大,产生偏高的误差,故加热煮沸,其主要原因是除去其中溶解的氧气,防止氧气将I-氧化,产生偏高的误差。
③25.00mL溶液中,由铬元素守恒及方程式可得关系式
2Cr3+～Cr2O72-～3I2～6Na2S2O3,根据关系式计算,
2Cr3+～Cr2O72-～3I2～6Na2S2O3
(1)该同学用以上仪器制备NaNO2,则装置的连接顺序为A→________→________→________→________→E。(填序号,可重复)
(2)仪器a的名称为__________________。
(3)NO在E中可被氧化成NO3-,写出反应的离子方程式
_____________________________________________。
(4)比色法测定样品中的NaNO2含量:
①在5个有编号的带刻度试管中分别加入不同量的NaNO2溶液,各加入1mL的M溶液(M遇NaNO2呈紫红色,NaNO2的浓度越大颜色越深),再加蒸馏水至总体积均为10mL并振荡,制成标准色阶:
②称量0.10g制得的样品,溶于水配成mL溶液,取5mL待测液,加入1mLM溶液,再加蒸馏水至10mL并振荡,与标准比色阶比较。
③比色的结果是待测液的颜色与d组标准色阶相同,则样品中NaNO2的质量分数为________。
(5)滴定法测定样品中的NaNO2含量:
①称量0.0g制得的样品,溶于水配成mL溶液,取25.00mL待测液于锥形瓶中,加入smLKI酸性溶液(足量),发生反应NO2-+2I-+4H+＝2NO↑+I2+2H2O。
②滴入2～3滴________作指示剂,用0.mol·L-1Na2S2O3溶液进行滴定,当看到___________________________
现象时,即为滴定终点(已知:2Na2S2O3+I2＝Na2S4O6+2NaI)。
③重复实验后,平均消耗Na2S2O3溶液的体积为20.50mL,则样品中NaNO2的质量分数为________(保留3位有效数字)。
④下列操作会导致测定结果偏高的是________(填字母)。
A.滴定过程中向锥形瓶中加少量水
B.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
C.观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视
D.滴定时摇瓶幅度过大标准溶液滴到瓶外
(1)由题中信息可知,A用于制备二氧化氮,二氧化氮经D转化为NO,NO经B干燥后通入C与过氧化钠反应制备亚硝酸钠,为防止过氧化钠吸收水蒸气,需要用B保护C,剩余的NO用E装置吸收,因此装置的连接顺序为A→D→B→C→B→E。
(2)仪器a的名称为硬质玻璃管。
(3)NO在E中可被氧化成NO3-,该反应的离子方程式为
5NO+MnO4-+4H+====NO3-+3Mn2++2H2O。
(4)待测液的颜色与d组标准色阶相同,由表中数据可知,NaNO2的质量浓度为60mg·L-1,10mL该溶液中所含NaNO2的质量为10×10-3L×60mg·L-1=0.6mg,所以,样品中NaNO2的质量分数为
(5)②淀粉溶液 加入最后一滴液体时,锥形瓶内溶液
恰好从蓝色变为无色,且维持半分钟不变色 ③56.6%
④B、D
7.一氯甲烷是一种重要的化工原料,常温下它是无色有毒气体,微溶于水,易溶于乙醇、CCl4等。
(1)某小组同学在实验室用如图所示装置模拟催化法制备和收集一氯甲烷。
①无水ZnCl2为催化剂,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为__________________,如果实验时圆底烧瓶加热时间过长,最终在瓶底得到一种白色物质,该物质的化学式是________________________。
②装置B的主要作用是__________________。
②盐酸容易挥发,因此装置B的作用是除去挥发出的HCl
气体。
③CH3Cl燃烧产生CO2和HCl,CO2与NaOH反应:2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O,HCl+NaOH====NaCl+H2O,然后以甲基橙为指示剂,用盐酸滴定吸收液,发生NaOH+HCl====NaCl+H2O、Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O,两次消耗的差值,应为一氯甲烷燃烧生成HCl的量,即为(V1c1-V2c2)×10-3mol,根据氯元素守恒,即CH3Cl的物质的量为(V1c1-V2c2)×10-3mol。
(2)①硝酸甲酯可看作HO—NO2和CH3OH反应形成的酯,因此结构简式为CH3ONO2。
②根据表格数据,淡黄色沉淀是AgBr,原因是C—Br键的键能小,更容易断裂,同时溴化银的溶度积更小,溴化银更容易形成沉淀。
③向等浓度的氯化钠和溴化钠的混合溶液中滴加硝酸银溶液,先生成淡黄色沉淀,则证明Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)或者向足量氯化钠溶液滴加少量的硝酸银溶液,出现白色沉淀,然后向溶液中滴加溴化钠溶液,出现淡黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)。
(1)实验中设计Ⅰ、Ⅲ两步的目的是______________________________。
(2)硝化步骤中制取“混酸”的具体操作是________________________。
(3)写出步骤Ⅱ的化学方程式____________________________________。
(4)烧瓶A中玻璃管起稳压作用,既能防止装置中压强过大引起事故,又能
___________________________________________________________(5)步骤②的温度应严格控制不超过30℃,原因是___________________________________________________________。
(6)步骤③所得2-硝基-1,3-苯二酚中仍含少量杂质,可用少量乙醇-水混合剂洗涤。请设计简单的实验证明2-硝基-1,3-苯二酚已经洗涤干净:__________。
(7)本实验最终获得1.55g橘黄色固体,则2-硝基-1,3-苯二酚的产率约为___________________________________。
(1)实验中设计Ⅰ、Ⅲ两步分别是引入磺酸基、去掉磺酸基,所以目的是避免多硝基副产物的生成。
(2)制取“混酸”是把浓硝酸、浓硫酸混合,具体操作是在锥形瓶中加入适量的浓硝酸,在振荡下缓慢加入一定量的浓硫酸,冷却。
(1)步骤①中加入沸石的目的是________,仪器A的名称是________。
(2)步骤②中,水洗的主要目的是____________________,NaHCO3洗涤完成的标志是________________________。
(3)步骤③中加入少量无水MgSO4的目的是_____________。
(4)用测相对分子质量的方法可检验所得产物是否纯净,测相对分子质量通常采用的仪器是____________________________。
(1)加热煮沸液体,加入沸石可防止暴沸;仪器A为球形冷凝管。
(2)反应中加入了催化剂硫酸及过量醋酸,所以应用水洗除去大部分催化剂硫酸及醋酸;NaHCO3溶液洗涤会产生二氧化碳气体,因此NaHCO3洗涤完成的标志是不再产生气泡,也可检验洗涤液的酸碱性。
(3)少量无水硫酸镁能够吸收乙酸异戊酯中少量的水分,起到干燥作用。
(4)现代分析方法中测定有机物相对分子质量通常采用的是质谱仪。
答案:(1)防止暴沸 球形冷凝管
(2)除去大部分催化剂硫酸和醋酸 不再产生气泡(或用红色石蕊试纸检验洗涤液,呈碱性)
(3)干燥乙酸异戊酯 (4)质谱仪
11.硼酸三甲酯用作柠檬类水果的熏蒸剂。实验室合成硼酸三甲酯的原理及装置如下:
(3)加入氯化钙盐析分层的主要目的是____________________________。
(4)U形管中P2O5的作用是__________________________________________。
(5)步骤④的仪器选择及安装都正确的是________(填标号),应收集________℃的馏分。
(6)本次实验的产率是________________________________。
(1)根据题意,仪器a的名称为分馏柱。为保证冷凝效果,采用逆流原理,因此直形冷凝管冷却水应从c接口进入。
(2)根据题给信息可知,硼酸三甲酯、甲醇的沸点均小于℃,因此可以采用水浴加热;其优点是使物体受热均匀,便于控制反应温度。
(3)根据题目所给信息可知,加入氯化钙进行盐析分层,上层为硼酸三甲酯,这样就除去了甲醇,避免精馏时形成恒沸物。
(4)硼酸三甲酯能够发生水解,要避免和水接触,因此U形管中P2O5的作用是防止空气中的水蒸气进入锥形瓶内,导致硼酸三甲酯水解。
(5)蒸馏装置中,温度计测蒸气的温度,温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口处,要用直形冷凝管进行冷凝,要用牛角管连接冷凝管,因此步骤④的仪器选择及安装都正确的是b;要提纯的是硼酸三甲酯,硼酸三甲酯沸点为68℃,所以温度控制在68℃进行馏分的收集。
制备型实验
制备实验方案设计的注意事项
(1)实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等,要采取措施防止吸水,如利用氯气与Al、Fe反应制备AlCl3和FeCl3,由于AlCl3和FeCl3都易水解,因此Cl2必须干燥,最后还应连接干燥装置防止空气中的水蒸气进入。
(2)易挥发的液体产物要及时冷却,如蒸气通过冷凝管冷凝,收集装置进行冷水浴、冰水浴、冰盐浴等。
(3)易挥发的液体反应物,需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)。
(4)注意防止倒吸的问题。
(5)认识常见实验仪器,如坩埚、研钵、mL容量瓶、三颈烧瓶、蒸馏烧瓶、分液漏斗等;准确描述实验药品,
如无水硫酸铜(CuSO4)、新制Cu(OH)2悬浊液。
(6)实验装置改进,如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出,用橡皮管连接成连通装置;为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管等。