某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸能将其中的Cr2O72-转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号 |
初始pH |
废水样品体积/mL |
草酸溶液体积/mL |
蒸馏水体积/mL |
① |
4 |
60 |
10 |
30 |
② |
5 |
60 |
10 |
30 |
③ |
5 |
60 |
|
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测得实验①和②溶液中的Cr2O72-浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明 ;
实验①中0~t1时间段反应速率(Cr3+)= mol/(L·min) (用代数式表示)。
(4)该课题组队铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;
假设二: ;
假设三: ;
…………
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·2H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72-的浓度可用仪器测定)
实验方案(不要求写具体操作过程) |
预期实验结果和结论 |
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已知下表所示数据:
物质 |
熔点(℃) |
沸点(℃) |
密度(g·cm-3) |
乙醇 |
-117.3 |
78.5 |
0.79 |
乙酸 |
16.6 |
117.9 |
1.05 |
乙酸乙酯 |
-83.6 |
77.5 |
0.90 |
浓硫酸 |
338.0 |
1.84 |
某学生实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下:
①在30 mL的大试管A中按体积比2∶3∶3配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液。
②按图甲连接好装置(装置气密性良好),用小火均匀加热装有混合液的大试管 5~ 10 min。
③待试管B收集到一定量产物后停止加热,撤出试管B并用力振荡,然后静置待分层。
④分离出乙酸乙酯层,洗涤、干燥。
请根据题目要求回答下列问题:
(1)配制该混合液的主要操作步骤为___________________。
(2)导管不能插入到Na2CO3溶液中的原因是____________________________。
(3)步骤②中需要小火均匀加热,其主要原因是________________________________。
(4)指出步骤③所观察到的现象:_______________________________________;
(5)充分振荡试管,然后静置,待液体分层后,分液得到的上层液体即为乙酸乙酯。分离出乙酸乙酯层后,可以用用________________________洗涤.
A.乙醇B.饱和食盐水
C.饱和碳酸钠溶液 D.NaOH溶液
某课外小组设计的实验室制取乙酸乙酯的装置如图所示,A中放有浓硫酸,B中放有乙醇、无水醋酸,D中放有饱和碳酸钠溶液。请回答:
(1)若用同位素18O示踪法确定反应产物水分子中氧原子的提供者,写出能表示18O位置的化学方程式:______________________________
(2)球形干燥管除起冷凝作用外,另一重要作用是_________________。
(3)若反应前向D中加入几滴酚酞,溶液呈红色,产生此现象的原因是(用离子方程式表示)__________ _;反应结束后D中的现象是________________________。
醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如图所示。可能用到的有关数据如下:
相对分子质量 |
密度/(g•cm-3) |
沸点/℃ |
溶解性 |
|
环乙醇 |
100 |
0.9618 |
161 |
微溶于水 |
环己烯 |
82 |
0.8102 |
83 |
难溶于水 |
合成反应:在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸。b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃。
分离提纯:将馏出物倒入分液漏斗中依次用少量5%碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙,最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。
回答下列问题:
(1)装置b的名称是 _____________。
(2)加入碎瓷片的作用是__________,如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片,应该采取的正确操作是____________(填正确答案标号)
A.立即补加B.冷却后补加C.不需补加D.重新配料
(3)本实验中最容易产生的有机副产物为 _________________。
(4)在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的______(填“上口倒出”或“下口放出”)。
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是_________________________。
(6)本实验所得到的环己烯产率是____________。
实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚.
用少量溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示,有关数据如下:
乙醇 |
1,2-二溴乙烷 |
乙醚 |
|
状态 |
无色液体 |
无色液体 |
无色液体 |
密度/g•cm-3 |
0.79 |
2.2 |
0.71 |
沸点/℃ |
78.5 |
132 |
34.6 |
熔点/℃ |
-130 |
9 |
-116 |
回答下列问题:
(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是(填正确选项前的字母,下同)
a.引发反应 b.加快反应速度
c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成
(2)反应过程中A装置可能产生的酸性干扰气体(填化学式),为此在装置C中应加入_____ (从下列选项中选择)以吸收除杂。
a.水 b.浓硫酸 c.氢氧化钠溶液d.高锰酸钾溶液
(3)装置B是安全瓶,其工作原理是。
(4)若产物中有少量未反应的Br2,最好用下列试剂中的洗涤(填选项符号),再通过的方法分离;
a.水 b.氢氧化钠溶液 c.NaHSO3溶液 d.苯
(5)若产物中有少量副产物乙醚,可用的方法除去;
(6)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是。
(共11分)实验室制备1,2—二溴乙烷的反应原理如下:
可能存在的的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚。用16.0g的溴和足量的乙醇制备1,2—二溴乙烷,实验结束后得到9.4g产品。实验装置如下图所示:
有关数据列表如下:
乙醇 |
1,2—二溴乙烷 |
乙醚 |
|
状态 |
无色液体 |
无色液体 |
无色液体 |
密度 / g·cm-3 |
0.79 |
2.2 |
0.71 |
沸点 / 0C |
78.5 |
132 |
34.6 |
熔点 / 0C |
-130 |
9 |
-116 |
溶解性 |
易溶水 |
难溶水 |
微溶于水 |
请回答下列问题:
(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其主要目的是(填正确选项前的字母);
a、引发反应 b、加快反应速度
c、防止乙醇挥发 d、减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体;(填正确选项前的字母)
a、水 b、浓硫酸 c、氢氧化钠溶液 d、酸性KMnO4溶液
(3)判断该制备反应已经结束的最简单的方法是。
(4)将1,2—二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在层(填“上”或“下”);
(5)在装置B中较长玻璃导管的作用是;
(6)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是,但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是;
(7)本实验中,1,2—二溴乙烷的产率为。