实验室合成乙酸乙酯的步骤如下:在圆底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸,瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管(使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内),加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏(如下图所示),得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品。请回答下列问题:
(已知:乙醇、乙酸、乙酸乙酯的沸点依次是78.4℃、118℃、77.1℃)
(1)在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外,还应放入几块碎瓷片,
其目的是_________________________。
(2)在烧瓶中加入一定比例的乙醇和浓硫酸的混合液的方法是 。
(3)生成乙酸乙酯的反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,反应一段时间后,就达到了该反应的限度,即达到化学平衡状态。下列描述能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填序号) 。
①单位时间里,生成1mol乙酸乙酯,同时生成1mol水
②单位时间里,生成1mol乙酸乙酯,同时生成1mol乙酸
③单位时间里,消耗1mol乙醇,同时消耗1mol乙酸
④正反应的速率与逆反应的速率相等 ⑤混合物中各物质的浓度不再变化
(4)(每空1分)现拟分离含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗产品,下图是分离操作步骤流程图。请在图中圆括号内填入适当的试剂,在方括号内填入适当的分离方法。
E为____________(填名称);试剂a是__________,试剂b为_______;分离方法①是___________,分离方法②是__________________,分离方法③是__________。
(5)写出C → D 反应的化学方程式 。
实验室里用加热正丁醇、溴化钠和浓硫酸的混合物的方法来制备1—溴丁烷时,还会有溴、烯和醚等产物生成。反应结束后将反应混合物蒸馏,分离得到1—溴丁烷。已知有关物质的性质如下:
熔点/℃ |
沸点/℃ |
密度/g·cm-3 |
|
正丁醇 |
-89.53 |
117.25 |
0.81 |
1—溴丁烷 |
-112.4 |
101.6 |
1.28 |
丁醚 |
95.3 |
142 |
0.76 |
1—丁烯 |
-185.3 |
-6.5 |
0.59 |
(1)生成1—溴丁烷的反应装置应选用上图中的 (填序号),反应加热时温度t1应控制在 100℃。
(2)生成1—溴丁烷的化学方程式为 。
(3)反应中由于发生副反应而生成副产物的反应类型依次有(按生成溴、烯、醚的先后顺序) 。
(4)反应结束后,将反应混合物中1—溴丁烷分离出,应采用方法是 ,该操作应控制温度t2的范围是 。
(5)在最后得到的1—溴丁烷的产物中,可能含有的杂质主要是 ,进一步除去的方法是 。
(6)在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时,静置分层后,欲知哪一层液体是“水层”,其简便的判断方法是 。
某实验小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱,并进行以下探究:
(1)检验纯碱样品中是否混有NaHCO3,请选择下列装置设计实验,并完成下表:
选择的装置 (填编号) |
实验现象 |
实验结论 |
样品含 NaHCO3 |
(2)测定该纯碱样品的纯度:称取m1g样品,置于小烧杯中,加水溶解,滴加足量CaCl2溶液。将反应 混和物过滤、(填操作)、干燥、称量为m2g。该纯碱样品的纯度为。
(3)该小组同学在0.1mol/LNaHCO3溶液中滴加酚酞溶液1滴,溶液没有什么变化,但加热后显淡红色,加热较长时间后冷却,红色不褪去。为探究原因,进行了下列实验:
实验1:加热0.1mol/LNaHCO3溶液,测得溶液pH变化如下表
温度(℃) |
10 |
20 |
30 |
50 |
70 |
80 |
100 |
pH |
8.3 |
8.4 |
8.5 |
8.9 |
9.4 |
9.6 |
10.1 |
但当温度恢复到10℃,测得溶液pH=9.8。
实验2:加热0.1mol/LNaHCO3溶液,将产生的气体通入澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊。
①用离子方程式表示0.1mol/LNaHCO3溶液中存在的平衡(除水电离平衡外)、_________。这两个平衡以__________为主。
②结合实验1、2分析,加热0.1mol/LNaHCO3溶液,pH增大的原因可能是________________(答一条)。
氧化剂H2O2在反应时不产生污染物被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。
I.某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下表所示的方案完成实验。
实验编号 |
反应物 |
催化剂 |
① |
10 mL 2% H2O2溶液 |
无 |
② |
10 mL 5% H2O2溶液 |
无 |
③ |
10 mL 5% H2O2溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 |
④ |
10 mL 5% H2O2溶液+少量HCl溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 |
⑤ |
10 mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 |
(1)实验①和②的目的是______________________________________________________。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进方法是_________________________(填一种方法即可)。
(2)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析该图能够得出的实验结论是_________________________________________________。
II.资料显示,某些金属离子或金属氧化物对H2O2的分解起催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该实验小组的同学设计了如下图所示的实验装置进行实验。
(1)某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢,实验时可以通过测量_______或______来比较。
(2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。请解释化学反应速率变化的原因:_____________。
请计算H2O2的初始物质的量浓度为________________(保留两位有效数字)。
为探究MnO2在此实验中对H2O2的分解起催化作用,需补做下列实验(无需写出具体操作):
a.;b.。
钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂,由钼精矿(主要成 分是MoS2,含少量PbS等)制备钼酸钠晶体的部分流程如下:
(1)焙烧的过程中采用的是“逆流焙烧”的措施,则该措施的优点是:。
(2)写出焙烧时生成MoO3的化学方程式为:。
(3)写出“碱浸”反应的离子方程式:。
(4)碱浸液结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去SO42-。当BaMoO4开始沉淀时,求SO42-的去除率(写出计算过程)。已知:碱浸液中c(MoO42-)=0.40mol·L-1,c(SO42-)=0.040mol·L-1,Ksp(BaSO4)= 1.0×10-10、Ksp(BaMoO4)= 4.0×10=8,加入Ba(OH)2固体引起的溶液体积变化可忽略。
(5)下图是碳钢在3种不同介质中的腐蚀速率实验结果:
①碳钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异,其原因可能是。
②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4~Fe2O3保护膜。密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀,除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2,则NaNO2的作用。
地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题,某课题组利用Fe粉和酸性KNO3溶液反应模拟地下水脱氮过程,理想的脱氮原理为:4Fe + NO3- + 10H+ = 4Fe2+ + NH4+ + 3H2O。
(1)研究发现:随着KNO3溶液酸性的减弱,对应还原产物中氮元素的化合价越低。课题组用酸性弱的KNO3溶液进行实验,没有观察到气体生成,则该条件下KNO3的还原产物可能是(化学式)。
(2)实验发现:反应一段时间后,反应体系中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是。
a.生成的Fe2+水解b.Fe2+被氧化生成Fe3+c.Fe2+被还原成Fe
(3)该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响。
可能用到的试剂和仪器:粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2.0mol/L KNO3、0.1 mol/L H2SO4、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等。
①设计实验方案:在不同的自变量(温度、铁粉颗粒的大小)时,测定(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
②参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据:数据用字母表示)。
【提示】离子色谱仪能跟踪测定溶液中的c(NO3-)
物理量 实验序号 |
V(2.0mol/L KNO3)/ mL |
…… |
|
1 |
a |
…… |
|
2 |
a |
…… |
|
3 |
a |
…… |
③进一步的研究表明:将铁粉和活性炭同时加入上述KNO3溶液中,可以明显提高脱氮速率,其原因是。