(15分)高锰酸钾[KMnO4]是常用的氧化剂。工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体。中间产物为锰酸钾[K2MnO4]。下图是实验室模拟制备的操作流程:
相关资料:
①物质溶解度
物质 |
KMnO4 |
K2CO3 |
KHCO3网] |
K2SO4 |
CH3COOK |
20℃溶解度 |
6.4 |
111 |
33.7 |
11.1 |
217 |
②锰酸钾[K2MnO4]
外观性状:墨绿色结晶。其水溶液呈深绿色,这是锰酸根(MnO42—)的特征颜色。
化学性质:在强碱性溶液中稳定,在酸性、中性和弱碱性环境下,MnO42—会发生歧化反应。
试回答下列问题:
(1)煅烧软锰矿和KOH固体时,不采用石英坩埚而选用铁坩埚的理由是______________;
实验中用铁坩埚煅烧暴露在空气中的固体混合物发生反应的化学方程式为_______。
(2)实验时,若CO2过量会生成KHCO3,导致得到的KMnO4产品的纯度降低。请写出实验中通入适量CO2时体系中可能发生反应离子方程式 : ;
其中氧化还原反应中氧化剂和还原剂的质量比为_________________________。
(3)由于CO2的通人量很难控制,因此对上述实验方案进行了改进,即把实验中通CO2改为加其他的酸。从理论上分析,选用下列酸中________ ,得到的产品纯度更高。
A.醋酸 B.浓盐酸 C.稀硫酸
(4)工业上一般采用惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,试写出该电解反应的化学方程为_________;
传统工艺采用无膜电解法由于副反应发生,Mn元素利用率和电流效率都会偏低。有同学联想到离子交换膜法电解饱和食盐水提出改进方法:可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(如图)。
图中A口加入的溶液最好为__________。
使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因为_______________。
实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下:取过量洁净的铁屑,加入20%%~30%的稀硫酸溶液,在50℃~80℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤,滤液移至试管中,用橡胶塞塞紧试管口。静置、冷却一段时间后收集产品。
(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式:__________________________________。
(2)采用水浴加热的原因是__________________________________________________。
(3)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)____________________________。
(4)溶液趁热过滤的原因是__________________________________________________。
(5)塞紧试管口的目的是____________________________________________________。
(6)静置冷却一段时间后,在试管中观察到的现象是____________________________。
为了比较①H-OH,②CH3COOH,③CH3CH2—OH,④H2CO3,⑤苯酚五种物质分子中—OH上氢原子的活动性顺序,某课外活动小组设计了如下表所示的实验方案。请你利用有关实验仪器及给出的试剂,填写表中的空格,完成上述实验方案。可供选用的试剂有:紫色石蕊试液、金属钠、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液。实验中所需仪器自选。
实验步骤和操作 |
实验现象 |
结论(-OH上氢原子活动性顺序) |
(1).五种物质各取少量于五支试管中,各加入紫色石蕊试液2~3滴 |
②、④变红,其它不变 |
②、④>①、③、⑤ |
(2). |
||
(3).①、③、⑤各取少量于试管中,各加入少量NaOH溶液 |
⑤由浑浊变澄清 |
⑤>①、③ |
(4). |
(5).通过以上实验比较,从而得出这五种物质分子中—OH上氢原子的活动性由强到弱的顺序为(填序号)。
“酒是陈的香”,就是因为酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯,在实验室我们也可以用如图所示的装置制取乙酸乙酯。回答下列问题:
⑴装置中导管要插在饱和碳酸钠溶液的液面上,不能插入溶液中,目的是防止 。
⑵该反应属于哪类反应类型。
A.加成反应 | B.取代反应 | C.水解反应 | D.酯化反应 E.可逆反应 |
⑶酯化反应的断键特点是:
⑷写出制取乙酸乙酯的化学反应方程式:
⑸为了证明浓硫酸的作用,某同学进行了以下4个实验。实验开始先用酒精灯微热3 min,再加热使之微微沸腾3 min。实验结束后充分振荡小试管Ⅱ再测有机物的厚度,实验记录如表:
实验编号 |
试管Ⅰ中试剂 |
试管Ⅱ中试剂 |
有机层厚度/cm |
A |
3 mL乙醇、2 mL乙酸、1 mL 18 mol/L浓硫酸 |
饱和Na2CO3溶液 |
5.0 |
B |
3 mL乙醇、2 mL乙酸 |
饱和Na2CO3溶液 |
0.1 |
C |
3 mL乙醇、2 mL乙酸、6 mL 3 mol/L硫酸 |
饱和Na2CO3溶液 |
1.2 |
D |
3 mL乙醇、2 mL乙酸、一定浓度的盐酸 |
饱和Na2CO3溶液 |
1.2 |
实验D的目的是与实验C对照,证明H+对该反应的催化作用。实验D中加入盐酸的体积和浓度分别是mL和mol/L。
某化学小组准备用环己醇制备环己烯,查得相关资料如下。
反应原理:
反应物与产物的物理性质:
密度(g/cm3) |
熔点(℃) |
沸点(℃) |
溶解性 |
|
环己醇 |
0.96 |
25 |
161 |
能溶于水 |
环己烯 |
0.81 |
-103 |
83 |
难溶于水 |
(1)实验过程中可能发生的有机副反应的方程式为________________________________。
(2)根据上述资料,装置__________最适宜用来完成本次制备实验。
A B C
(3)制备粗产品
将5 mL________加入试管A中,再加入l0 mL_______,摇匀后放入碎瓷片,缓慢加热至反应完全。
(4)粗产品提纯
①环己烯粗产品中含有环己醇和少量酸性杂质等。粗产品需依次经过水洗,加碳酸钠溶液洗涤以及第二次水洗。在此过程中加入碳酸钠溶液的目的是_____________;分液时,环己烯应从分液漏斗的_____(填“上”或“下”)口取出。
②向水洗后的环己烯中加入少量的无水氯化钙,再将混合物放入右图所示装置的____________(填仪器名称)中,进行蒸馏,收集产品时,温度计显示的温度应为。
实验室制备溴苯可用如图所示装置。
请回答下列问题:
(1)关闭F夹,打开C夹,在装有少量苯的三口烧瓶中由A口加入液Br2,再加入少量铁屑,塞住A口,则三口烧瓶中发生反应的化学方程式为:
和。
(2)试管D、E内出现的现象依次为、。
(3)待三口烧瓶中的反应进行到仍有气泡冒出时打开F夹,关闭C夹,可以看到的现象是。(可多选)
A.甲中的水倒吸入乙中
B.甲中有大量气泡冒出
C.乙中的溶液进入甲中
D.乙中溶液出现分层现象
(4)若要除去溴苯中混有的Br2,可选择试剂_________。
A.酒精 B.NaOH溶液 C.CCl4D.苯