氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,易分解、易水解,可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵,并探究其分解反应平衡常数。反应的化学方程式: 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)。请按要求回答下列问题:
(1)请在下图1方框内画出用浓氨水与生石灰制取氨气的装置简图。
(2)制备氨基甲酸铵的装置如下图2所示。生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。
①从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是_____________(填操作名称)。
②上图3中浓硫酸的作用是_______________________________________。
(3)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积
忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度(℃) |
15.0 |
20.0 |
25.0 |
30.0 |
35.0 |
平衡总压强(kPa) |
5.7 |
8.3 |
12.0 |
17.1 |
24.0 |
平衡气体总浓度(×10-3mol/L) |
2.4 |
3.4 |
4.8 |
6.8 |
9.4 |
①下列选项可以判断该分解反应达到平衡的是________。
A.
B.密闭容器内物质总质量不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②该分解反应的焓变ΔH______0(填“>”、“=”或“<”)。
25.0℃时的分解平衡常数的值=__________________________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量将_________(填“增加”,“减少”或“不变”)。
(4)图2中反应器用冰水冷却的原因是_____________________________________。
肉桂酸用途广泛,常被用作食品保鲜剂、食品添加剂、有机合成中间体等。其一种合成原理如下:
【实验步骤】
①向A中依次加入沸石、一定比例的苯甲醛、乙酸酐及少许碳酸钾。
②控制温度1500C~1700C,使其充分反应。
③向冷却后的三口瓶内加入饱和碳酸钠溶液,调节pH至9~10。
④如装置B所示,用水蒸气蒸馏,除去未反应的苯甲醛。
⑤加入活性炭,充分振荡并煮沸脱色。
⑥……
(1)装置A中冷凝管由端(填“a”或“b”)通入冷凝水。
(2)步骤③中加入饱和碳酸钠溶液将肉桂酸、醋酸转化为肉桂酸钠和醋酸钠的原因:。
(3)装置B在进行水蒸气蒸馏之前,需进行的操作为,玻璃管的作用为。
(4)当观察到冷凝管中,说明水蒸气蒸馏结束。
(5)步骤⑥通过以下操作分离、提纯得较纯净的肉桂酸(难溶于水),其正确的操作顺序是(填字母)。
a.重结晶 b.冷却、抽滤,水洗晶体
c.加入浓盐酸调节pH=3 d.静置,趁热过滤得肉桂酸钠溶液
葡萄糖酸锌[(C6H11O6O)2Zn]是一种营养锌强化剂,对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要作用。工业上通过如下两步制备:
(1)步骤一:充分反应后,过滤除去CaSO4沉淀。设计一个简单的实验,检验产物葡萄糖酸溶液中是否含有SO42—:。
(2)步骤二:将葡萄糖酸溶液与ZnO混合,使其充分反应后,继续加入葡萄糖酸溶液至pH为5.8,其目的是,下列物质可替代ZnO的是(填字母)。
a.NH3·H2O b.Zn(OH)2 c.NaOH d.ZnSO4
(3)将最后所得溶液浓缩至原来体积的,加入适量无水乙醇,放置8h以上,经结晶、分离、干燥获得葡萄糖酸锌晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是。
(4)下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
金属离子 |
开始沉淀的pH |
沉淀完全的pH |
Fe3+ |
1. 1 |
3. 2 |
Fe2+ |
5. 8 |
8. 8 |
Cu2+ |
5. 2 |
6. 4 |
某研究性学习小组欲用粗制硫酸锌溶液(其中含有Fe2+、Cu2+等)制备出活性ZnO,然后再合成葡萄糖酸锌。实验室制备活性ZnO的步骤如下:
①取样,加入适量的KMnO4溶液,微热,调节溶液pH至(填写范围),除去溶液中Fe元素。
②加入,过滤,向滤渣中加入适量稀硫酸,继续过滤,将两次滤液合并得较高纯度的硫酸锌溶液。
③将纯碱慢慢加入上述硫酸锌溶液中,得碱式碳酸锌[其化学式为Zn2(OH)2CO3],同时有无色气体产生。写出该反应的离子方程式:。
④过滤、洗涤,将沉淀灼烧得活性氧化锌。其中灼烧需要的主要仪器有:酒精灯、玻璃棒、三脚架、泥三角、等。
NaClO2的漂白能力是漂白粉的4~5倍, NaClO2广泛用于造纸工业、污水处理等。工业上生产NaClO2的工艺流程如下:
(1)ClO2发生器中的反应为:2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4。实际工业生产中,可用硫磺、浓硫酸代替原料中的SO2,其原因为(用化学方程式表示)。
(2)反应结束后,向ClO2发生器中通入一定量空气的目的:。
(3)吸收器中生成NaClO2的离子反应方程式为,其中反应温度不能高于5℃的可能原因:。
(4)某化学兴趣小组用如下图所示装置制备SO2并探究SO2与Na2O2的反应:
①为除去过量的SO2,C中盛放的试剂为。
②D中收集到的气体可使带余烬的木条复燃,B中发生的反应可能为、Na2O2+SO2= Na2SO4。
乙酰水杨酸俗称阿司匹林(),是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药。乙酰水杨酸受热易分解,分解温度为128℃~135℃。实验室以水杨酸(邻羟基苯甲酸)与醋酸酐[(CH3CO)2O]为主要原料合成阿司匹林,其制备原理为:
制备基本操作流程如下:
主要试剂和产品的物理常数如下表:
名称 |
相对分子质量 |
熔点或沸点(℃) |
水 |
水杨酸 |
138 |
158(熔点) |
微溶 |
醋酸酐 |
102 |
139.4(沸点) |
反应 |
乙酰水杨酸 |
180 |
135(熔点) |
微溶 |
回答下列问题:
(1)合成阿司匹林时,最合适的加热方法是。
(2)合成阿司匹林时,必须使用干燥的仪器,其原因是。
(3)减压过滤所得粗产品要用少量冰水洗涤,其目的是。
(4)用重结晶方法提纯粗产品流程如下,加热回流程装置如图。
①沸石的作用是;
②冷凝水的流进方向是(填“a”或“b”);
③使用温度计的目的是。
(5)在实验中原料用量:2.0g水杨酸、5.0mL醋酸酐(),最终称得产品质量为2.2g,则所得乙酰水杨酸的产率为(百分数精确到0.1)。
图中是在实验室进行氨气快速制备与性质实验的组合装置,部分固定装置未画出。
(1)在组装好装置后,若要检验A~E装置的气密性,其操作是首先________,在E中装入水,然后微热A,观察到E中有气泡冒出,移开酒精灯或松开双手,E中导管有水柱形成,说明装置气密性良好。
(2)装置B中盛放的试剂是________。
(3)点燃C处酒精灯,关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后关闭分液漏斗,稍候片刻,装置C中黑色固体逐渐变红,装置E中溶液里出现大量气泡,同时产生________(答现象);从E中逸出液面的气体可以直接排入空气,请写出在C中发生反应的化学方程式:________________________。
(4)在关闭弹簧夹1后,打开弹簧夹2,残余气体进入F中,很快发现装置F中产生白烟,同时发现G中溶液迅速倒吸流入F中,写出产生白烟的化学方程式:____________________,迅速产生倒吸的原因是____________________________。