芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备。芳香烃的苯环比较稳定,难于氧化,而环上的支链不论长短,在强烈氧化时,最终都氧化成羧基。某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。
反应原理:
反应试剂、产物的物理常数:
名称 |
相对分子质量 |
性状 |
熔点 |
沸点 |
密度 |
溶解度 |
||
水 |
乙醇 |
乙醚 |
||||||
甲苯 |
92 |
无色液体易燃易挥发 |
-95 |
110.6 |
0.8669 |
不溶 |
易溶 |
易溶 |
苯甲酸 |
122 |
白色片状或针状晶体 |
122.4 |
248 |
1.2659 |
微溶 |
易溶 |
易溶 |
主要实验装置和流程如下:
实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中,在90℃时, 反应一段时间,再停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。
(1)无色液体A的结构简式为 。操作Ⅱ为 。
(2)如果滤液呈紫色,要先加亚硫酸氢钾,然后再加入浓盐酸酸化,加亚硫酸氢钾的目的是 。
(3)下列关于仪器的组装或者使用正确的是 。
A.抽滤可以加快过滤速度,得到较干燥的沉淀
B.安装电动搅拌器时,搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
C.图1回流搅拌装置应采用直接加热的方法
D.冷凝管中水的流向是下进上出
(4)除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入 ,分液,水层再加入 ,然后抽滤,干燥即可得到苯甲酸。
(5)纯度测定:称取1.220g产品,配成100mL溶液,取其中25.00mL溶液,进行滴定 ,消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol。产品中苯甲酸质量分数为 。
下图中,甲由C、H、O三种元素组成,元素的质量比为12:3:8,甲的沸点为78.5℃,其蒸气与H2的相对密度是23。将温度控制在400℃以下,按要求完成实验。
(1)在通入空气的条件下进行实验Ⅰ。
①甲的名称是 ,加入药品后的操作依次是 。
a.打开活塞 b.用鼓气气球不断鼓入空气 c.点燃酒精灯给铜丝加热
②实验结束,取试管中的溶液与新制的Cu(OH)2混合,加热至沸腾,实验现象为
。
③现用10%的NaOH溶液和2%的CuSO4溶液,制取本实验所用试剂Cu(OH)2,请简述实验操作。
。
(2)在停止通入空气的条件下进行实验Ⅱ。
①关闭活塞,为使甲持续进入反应管中,需要进行的操作是
。
②甲蒸气进入反应管后,在铜做催化剂有250~350℃条件下发生可逆的化学反应,
在试管中收集到了实验Ⅰ相同的产物,并有可燃性气体单质放出。该反应揭示了甲
催化氧化的本质。写出实验Ⅱ中反应的化学方程式,并结合该化学方程式简要说明实验Ⅰ中所通空气的作用。
某化学兴趣小组的同学,在学习了高中化学第三册中有关草酸的性质,查阅了大量资料,获得了草酸的一些信息,整理出下表:
(1) 草酸晶体 |
分子式 |
H2C2O4·2H2O |
颜色 |
无色晶体 |
熔点 |
100.1℃ |
受热至100.1℃时失去结晶水,成为无水草酸。 |
||
(2) 无水草酸 |
结构简式 |
HOOC—COOH |
溶解性 |
能溶于水或乙醇 |
特性 |
大约在157℃升华(175℃以上发生分解)。 |
|||
化学性质 |
H2C2O4 + Ba(OH)2 =BaC2O4↓+ 2H2O |
|||
HOOC—COOH >175℃ CO2↑+CO↑+H2O↑ |
该组同学依据上表设计了一套如下图所示的实验装置,欲通过实验验证无水草酸受热分解的产物,并利用反应产生的CO气体来还原铁的某种氧化物(FexOy),以确定FexOy的组成。
请回答下列问题:
(1)实验所需的仪器装置如上图所示,各装置的连接顺序为:
e接、接、接、接 h 。
(2)该组同学进行了下列实验操作:
①点燃B处的酒精灯;
②检查实验装置的气密性并装入药品;
③反应结束后,先熄灭B处的酒精灯,继续通入气体直到B中固体全部冷却后,再熄灭c处的酒精灯;
④点燃c处的酒精灯,开始反应,在装置E的i口处收集一试管气体,验纯;
⑤点燃尖嘴i处的酒精灯。
正确的实验操作顺序是:。
(3)收集气体验纯的目的是。
D装置中澄清石灰水的作用是。
E装置中澄清石灰水的作用是。
(4)反应完全后,该组同学进行数据处理。反应前,称得硬质玻璃管的质量为54.00 g,样品FexOy的质量为7.84 g;反应后,称得硬质玻璃管与剩余固体的总质量为59.60g(其质量经同样操作后也不再发生变化),则样品FexOy中,x:y=。
(5)本实验有没有不妥之处?如果有,请答出改进的方案;若无,此问可不必答。
。
(18分)在一定条件下,用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物,该氧化物又可以经此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。某校化学小组利用下图所列装置进行铁与水反应的实验,并利用产物进一步与四氧化三铁反应制取铁粉。(装置中的铁架台、铁夹等必要的夹持仪器在图中均已略去)
(1) 烧瓶A中常加入碎瓷片,其作用是 ,
小试管C的作用是 。
(2) 为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须 ,
E管中的反应开始后, 在F出口处应 。
(3) 反应3Fe +4H2O(g) Fe3O4 +4H2在一定条件下实际上为可逆反应,本实验中是如何实现Fe向Fe3O4的转变的?试用化学平衡移动原理加以解释
。
(4) 停止反应,待B管冷却后,取其中固体加入过量稀盐酸,充分反应后过滤。简述证明滤液中
含有Fe3+的实验操作及现象
。
Ⅰ.拟用下图装置制取表中的四种干燥、纯净的气体(图中铁架台、铁夹、加热及气体收集装置均已略去;必要时可以加热;a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。
气体 |
a |
b |
c |
d |
C2H4 |
乙醇 |
浓H2SO4 |
NaOH溶液 |
浓H2SO4 |
Cl2 |
浓盐酸 |
MnO2 |
NaOH溶液 |
浓H2SO4 |
NH3 |
饱和NH4Cl溶液 |
消石灰 |
H2O |
固体NaOH |
NO |
稀HNO3 |
铜屑 |
H2O |
P2O5 |
⑴上述方法中可以得到干燥、纯净的气体是 。
⑵指出不能用上述方法制取的气体,并说明理由(可以不填满)
①气体_____________,理由是_________________________________________ 。
②气体_____________,理由是_________________________________________ 。
③气体_____________,理由是_________________________________________ 。
④气体_____________,理由是_________________________________________ 。
Ⅱ.用下图装置进行实验,将A逐滴加入B 中。
⑴若A为醋酸,B为石灰石,C为C6H5ONa溶液,则在小试管中发生的现象是
________________________________________________________________________,
其中发生反应的化学方程式为__________________________________________。
⑵若B为生石灰,实验中观察到C溶液中先产生沉淀,而后沉淀逐渐溶解。当沉淀恰好溶解时,关闭E,然后向烧杯中加入热水,静置片刻,观察到试管壁上出现银镜。则A是_________,C是__________和乙醛的混合液,发生银镜反应的化学方程式为________________________________________________仪器D在实验中的作用是__________________________________________________。
某校化学课外活动小组利用下面所提供的仪器装置和药品制取溶液,设计如下实验。实验室提供的药品、仪器装置如下:
药品:①2%NaOH溶液 ②稀HCl ③稀 ④饱和
溶液 ⑤浓
⑥
固体 ⑦
粉末仪器装置(如下图所示):
请根据题目要求回答下列问题:
(1)请按下表要求,填写选择的装置和药品。
(2)如何检验所选择的发生装置(X)的气密性,请写出主要操作过程:
______________________________________________________________________。
(3)将装置按X、Y、Z顺序连接并检查气密性后,当加入药品实验时,X装置中发生化学反应的离子方程式为________________,Y装置中除去的杂质为_____________,
(4)常温下,向Z装置的NaOH溶液中通入过量气体,其原因是_________________;通入过量
后,Z装置内的溶液中离子浓度大小顺序为_______________________;若要保证Z装置中不析出晶体(不考虑过饱和溶液问题),NaOH溶液最大浓度不能超过_____________%(质量分数)。
附:有关物质在常温(20℃)时的溶解度
化学式 |
![]() |
![]() |
NaOH |
NaCl |
![]() |
溶解度(g/100g![]() |
21.3 |
9.60 |
107 |
35.8 |
19.4 |