掌握仪器的名称、组装及使用方法是中学化学实验的基础,下图为两套实验装置。
(1)写出下列仪器的名称:
① ;
② ;
④ ;
(2)仪器①~④中,使用时必须检查是否漏水的有 (填序号)。
(3)现需配制250 ml 0.2 mol/L NaCl溶液,装置II是某同学转移溶液的示意图,图中两处错误是 。
【改编】(15分)三氯化磷(PCl3)是合成药物的重要化工原料,可通过白磷和氯气化合得到。
已知:白磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5;PCl3遇O2会生成POCl3(三氯氧磷);POCl3能溶于PCl3;POCl3和PCl3遇水会强烈水解。实验室制取PCl3的装置示意图和有关数据如下:
物质 |
熔点/℃ |
沸点/℃ |
密度/g·cm-3 |
白磷 |
44.1 |
280.5 |
1.82 |
PCl3 |
-112 |
75.5 |
1.574 |
POCl3 |
2 |
105.3 |
1.675 |
请回答:
(1)实验所需氯气可用MnO2和浓HCl反应制取,反应离子方程式为 ,实验过程中所用的玻璃仪器除酒精灯和玻璃导气管外,还需要的玻璃仪器有 。
(2)实验过程中有以下操作:①加入白磷②打开K2③打开K1④加热,正确的操作顺序为: ,通入CO2的目的是 。E烧杯中加入冷水的目的是 ,干燥管中碱石灰的作用是
(3)实验制得的粗产品中常含有POCl3、PCl5等,先加入过量白磷除去PCl5和过量白磷后,再除去PCl3中的POCl3可用 的方法有制备纯净的PCl3。
(4)①已知亚磷酸(H3PO3)是二元弱酸,PCl3与足量的NaOH溶液反应可生成两种正盐写出反应的化学方程式为 。
②若将0.01 mol POCl3投入热水配成1 L的溶液,再逐滴加入AgNO3溶液,则先产生的沉淀是 [已知Ksp(Ag3PO4)=1.4×10-16,Ksp(AgCl)=1.8×10-10]。
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 。
【改编】某混合金属粉末,除Mg外,还含有Al、Zn中的一种或两种,含量都在10%以上。某研究小组设计实验探究该混合金属粉末中铝、锌元素的存在。所用试剂:样品、pH试纸、稀H2SO4、NaOH溶液、稀NH3·H2O。
背景资料:
①锌与铝性质相似,可以与NaOH溶液反应生成H2和Na2ZnO2;
②Zn(OH)2为白色固体,难溶于水,可溶于强碱和氨水。与氨水反应生成配合物[Zn(NH3)4]2+,该配合物遇强酸反应生成Zn2+、NH4+
甲同学设计的实验方案如下:
(1)方案中试剂M是 ;沉淀A是 。
(2)操作Ⅰ的主要过程是:在滤液中逐滴加入 ,直至生成的沉淀刚好溶解,再加入足量的 。
(3)若金属中含铝,则沉淀 (选填沉淀编号)的质量不为零;若金属中含锌,则沉淀 (选填沉淀编号)的质量不为零。若沉淀B、C的质量均不为零,则生成B的离子方程式为: 。
(4)乙同学对甲同学的方案做了如下改进:
沉淀D为 ,与甲同学的方案相比,此方案的优点 。
(5)某溶液中含有Zn2+、Al3+、NH4+和SO42-等离子,向其中逐滴加入NaOH溶液,则生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积关系的图像正确的是 。
(6)上题中当沉淀质量最大时,溶液呈 (从下列选项中选填,下同);当沉淀只有一种成分时,溶液可能呈 。
A.酸性B.中性
C.碱性 D.可能酸性,也可能碱性
水杨酸甲酯对多种细菌的繁殖和黏附有抑制作用,也是安全、有效的植物生长调节剂。实验室制备水杨酸甲酯装置示意图和有关数据如下:
反应原理:
实验步骤:
①在干燥的三颈烧瓶中入7.0g水杨酸、30mL(0.64moL)甲醇、3mL浓H2SO4和2~3片碎瓷片,在85~95 ℃下加热回流(如图甲);
②1.5h后将回流装置改为蒸馏装置,水浴加热(如图乙);
③余下的反应液冷却至室温,依次用水、碳酸钠溶液和水洗涤,后再分离(如图丙);
④分出的产物加入少量无水CaCl2固体,静置片刻后过滤,
⑤对滤液蒸馏纯化,收集221~224℃馏分,得水杨酸甲酯6.1g。
⑥其它量不变,改用2mL浓H2SO4重复上述操作,得水杨酸甲酯5.5g.
回答下列问题:
(1)甲中所用三颈烧瓶应选用 ,
A.100mL | B.150mL | C.250mL | D.500mL |
(2)整个实验两次用到蒸馏装置,第一次用蒸馏装置的目的是: 。
(3)步骤③中所用到的玻璃仪器的名称是 ;
(4)本实验甲醇要过量,其目的是 ,
(5)步骤③要进行两次水洗,如果没有进行第二次水洗,可能的后果是 。
(6)浓H2SO4的用量为3mL时,水杨酸甲酯的产率是 ,
(7)该实验中,浓硫酸主要表现了 性质。
【改编】研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收硫酸厂的尾气SO2,制备硫酸锰的生产流程如下:
已知:浸出液的pH<2,其中的金属离子主要是Mn2+,还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金属离子。PbO2的氧化性大于MnO2。PbSO4是一种微溶物质。有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH见下表,阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
离子 |
离子半径(pm) |
开始沉淀时的pH |
完全沉淀时的pH |
Fe2+ |
74 |
7.6 |
9.7 |
Fe3+ |
64 |
2.7 |
3.7 |
Al3+ |
50 |
3.8 |
4.7 |
Mn2+ |
80 |
8.3 |
9.8 |
Pb2+ |
121 |
8.0 |
8.8 |
Ca2+ |
99 |
- |
- |
请回答下列问题:
(1)写出浸出过程中生成Mn2+反应的离子方程式 。
(2)氧化过程中主要反应的离子方程式为: ,氧化的目的为: 。
(3)在氧化后的液体中加入 ,用于调节pH值,应调节pH的范围为 ,除去的主要离子为: ,吸附步骤除去的主要离子为 。
(4)CaSO4是一种微溶物质,已知Ksp(CaSO4)=9.10×10—6。现将c mol·L—1CaCl2溶液与2.00×10—2mol·L—1Na2SO4溶液等体积混合(忽略体积的变化),则生成沉淀时,c的最小值是 。