2020年高中化学 专题过关检测（七）物质的制备与合成 苏教版选修6

2020年高中化学 专题过关检测（七）物质的制备与合成 苏教版选修6

1 专题过关检测（七） 物质的制备与合成 一、选择题(本题包括 10 小题，每小题 2 分，共 20 分。每小题的四个选项中只有一个 符合要求) 1．下列说法正确的是( ) A．水晶是无色透明的晶体，可以制成硅太阳能电池 B．将 FeCl3 饱和溶液滴入沸水中，可以立即得到 Fe(OH)3 胶体 C．盛装 NaOH 溶液的试剂瓶用橡胶塞，不用玻璃塞 D．不能通过丁达尔效应来鉴别 Fe(OH)3 胶体和 CuSO4 溶液 解析：选 C A 项，制造硅太阳能电池的材料是晶体硅，不是水晶，错误；B 项，将 FeCl3 饱和溶液滴入沸水中，继续加热，可以得到 Fe(OH)3 胶体，错误；C 项，NaOH 能与玻璃中的 成分 SiO2 反应生成具有粘性的 Na2SiO3，能把玻璃塞与试剂瓶粘在一起，所以盛装 NaOH 溶液 的试剂瓶用橡胶塞，不用玻璃塞，正确；D 项，丁达尔效应可以用来鉴别胶体和溶液，错误。 2．如图各装置不能达到实验目的的是( ) A．装置①可用于由工业酒精制取无水酒精 B．装置②可用于干燥、收集氨气，并吸收多余的氨气 C．装置③可用于排空气法收集 NO 气体 D．装置④中下层物质若为四氯化碳，则可用于吸收氯化氢 解析：选 C ①装置为蒸馏装置，可用于分离水和酒精制得无水酒精，A 正确；氨气是 密度比空气小、极易溶于水的碱性气体，装置②用碱石灰干燥、收集瓶短进长出、防倒吸装 置吸收氨气，B 正确；NO 密度比空气小，但是与氧气接触立刻被氧化为 NO2，不能用排空气 法收集 NO，C 错误；装置④下层为有机溶剂 CCl4，HCl 不溶于其中，可以起到防倒吸的作用， D 正确。 3．实验室中制取、洗气并收集气体的装置如图所示。仅用此装置和表中提供的物质完 成相关实验，最合理的选项是( ) 选项 a 中的液体 b 中的固体 c 中的液体 2 A 浓盐酸 MnO2 饱和食盐水 B 浓氨水 生石灰 浓 H2SO4 C 浓硫酸 Cu 片 NaOH 溶液 D 稀 HNO3 Cu 片 H2O 解析：选 D A 项，浓盐酸与 MnO2 反应需要加热，错误；B 项，浓氨水与生石灰可制取 氨气，氨气不能用浓硫酸干燥，错误；C 项，浓硫酸与 Cu 反应需要加热，生成的 SO2 不能用 NaOH 溶液除去杂质，也不能用排水法收集，错误；D 项，Cu 与稀硝酸反应可制取 NO，NO 可 用水洗气，可用排水法收集，正确。 4．下列实验现象、操作或反应原理的解释正确的是( ) 选项 现象、操作或反应 解释 A 铝箔在酒精灯火焰上加热熔化不滴落 铝箔对熔化的铝有吸附作用 B 向滴有稀硫酸的热淀粉液中滴加碘水，液体呈蓝色 淀粉在此条件下未水解 C 向盛有足量 Zn 和稀硫酸的试管中滴加少量硫酸铜 溶液 形成锌铜原电池，使反应速率加 快 D 鸡蛋清溶液遇乙酸铅溶液会产生沉淀 蛋白质发生盐析 解析：选 C A 项，Al 燃烧生成的氧化铝的熔点高，所以铝箔在酒精灯火焰上加热熔化 不滴落，与吸附性无关，错误；B 项，溶液变蓝说明有淀粉存在，也可能淀粉部分水解，即 不能确定水解的程度，错误；C 项，向盛有足量 Zn 和稀硫酸的试管中滴加少量硫酸铜溶液， Zn 置换出 Cu，构成 Zn、Cu 原电池，加快反应速率，正确；D 项，鸡蛋清为蛋白质，乙酸铅 为重金属盐，使蛋白质发生变性，错误。 5．下列实验方案能达到实验目的的是( ) 选项 实验目的 实验方案 A 验证电解饱和食盐水阳极有氯 气生成 以铜为电极电解饱和食盐水，并将阳极生成的气体 通入淀粉KI 溶液 B 证明 Mg(OH)2 沉淀可以转化为 Fe(OH)3 沉淀 向 2 mL 1 mol·L－1 NaOH 溶液中先加入 3 滴 1 mol·L －1MgCl2 溶液，再加入 3 滴 1 mol·L－1 FeCl3 溶液 C 比较氯和碳的非金属性强弱 将盐酸滴入碳酸钠溶液中 D 比较铜和镁的金属活动性强弱 用石墨作电极电解 Mg(NO3)2、Cu(NO3)2 的混合液 解析：选 D 选项 A，铜是活泼电极，阳极无氯气生成；选项 B，NaOH 溶液过量，不能 证明 Mg(OH)2 沉淀可以转化为 Fe(OH)3 沉淀；选项 C，应用最高价含氧酸的酸性来比较氯和碳 的非金属性强弱，不能使用盐酸；选项 D，电解时阴极铜离子放电，说明其氧化性强，则其 3 原子还原性弱，故金属活动性弱。 6．阿司匹林药效释放较快，科学家将它连接在高分子载体上制成缓释长效阿司匹林， 其中一种药物结构简式如下： 该物质 1 mol 与足量 NaOH 溶液反应，消耗 NaOH 的物质的量为( ) A．3 mol B．4 mol C．3n mol D．4n mol 解析：选 D 分析该高分子化合物的结构，每个链节有 3 个—COOR 结构，其中与苯环相 连的 1 mol CH3COO—可以消耗 2 mol NaOH，其他 2 mol —COOR 各消耗 1 mol NaOH，故每 1 mol 链节消耗 4 mol NaOH。考虑该药物是高分子化合物，1 mol 该物质最多消耗 NaOH 的物 质的量为 4n mol。 7．根据侯氏制碱原理制备少量 NaHCO3 的实验，经过制取氨气、制取 NaHCO3、分离 NaHCO3、 干燥 NaHCO3 四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是( ) 解析：选 C A 项中，制取 NH3 应用 Ca(OH)2 和 NH4Cl 固体加热，不正确；B 项中，CO2 气 体应长管进、短管出，不正确；C 项中，析出的 NaHCO3 晶体用过滤的方法分离，正确；D 项 中 NaHCO3 应低温烘干，不能直接加热，易发生反应 2NaHCO3=====△ Na2CO3＋CO2↑＋H2O，不正确。 8．下列设计的实验方案能达到实验目的的是( ) A．制备氢氧化铁胶体：向沸腾的 NaOH 溶液中，滴加氯化铁饱和溶液，煮沸至红褐色 B．提纯含少量苯酚的苯：加入氢氧化钠溶液，振荡后静置分液，并除去有机相的水 C．检验亚硫酸钠是否变质：将试样溶解后加入氯化钡溶液，观察实验现象 D．比较铁与铜的活泼性：将铜粉加入 1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3 溶液中，观察实验现象 解析：选 B A 项，向沸腾的 NaOH 溶液中，滴加氯化铁饱和溶液，会产生 Fe(OH)3 沉淀， 错误；B 项，提纯含少量苯酚的苯，加入 NaOH 溶液，生成溶于水的苯酚钠，振荡后静置分 4 液，并除去有机相的水，正确；C 项，检验 Na2SO3 是否变质，将试样溶解后加入 BaCl2 溶液， 观察实验现象，无法判断，因为 BaSO4 和 BaSO3 都是白色沉淀，错误；D 项，比较铁与铜的活 泼性，应用铁粉与 CuSO4 溶液反应，错误。 9．下列实验装置正确且能达到目的的是( ) A．装置①可用于已知浓度的氢氧化钠溶液测定未知浓度盐酸 B．装置②可用于固体氯化铵和氢氧化钙反应制取少量氨气 C．装置③可用于收集 SO2，并吸收多余的 SO2 D．装置④可用于制取少量 Cl2 解析：选 B 装置①中 NaOH 溶液应用碱式滴定管盛装，A 项错误；SO2 的收集应用向上 排空气法，装置③的集气瓶中导管应“长进短出”，C 项错误；制取 Cl2 应用浓盐酸和 MnO2 在加热条件下反应，D 项错误。 10．在一定条件下，萘可以被硝硫混酸硝化生成二硝基物，它是 1,5二硝基萘 NO2NO2 和 1,8二硝基萘 的混合物。后者可溶于质量分数大于 98% 的硫酸，而前者不能。利用这一性质可以将这两种异构体分离。将上述硝化产物加入适量的 98%硫酸，充分搅拌，用耐酸漏斗过滤，欲从滤液中得到固体 1,8二硝基萘，应采用的方法 是( ) A．蒸发浓缩结晶 B．向滤液中加水后过滤 C．用碳酸钠溶液处理滤液 D．将滤液缓缓加入水中 解析：选 D A 项，1,8二硝基萘可溶于质量分数大于 98%的硫酸，蒸发不会使 1,8二 硝基萘析出，错误；B 项，因为硫酸溶于水会放出大量的热而导致液体飞溅，应将浓酸加入 到水中，错误；C 项，加入碳酸钠溶液处理滤液会造成原料的损耗，不利于循环利用，错误； D 项，将滤液缓缓加入水中过滤，防止硫酸溶于水会放出大量的热而导致液体飞溅，1,8二 硝基萘可溶于质量分数大于 98%的硫酸，当对溶液进行稀释时，1,8二硝基萘在稀酸溶液中 析出，正确。 5 二、非选择题(本题包括 10 大题，共 80 分) 11．(6 分)摩尔盐[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是分析化学中 常用的还原剂。某研究性学习小组设计了如图所示的实验装置来制备摩尔盐。 实验步骤： ①把 30% NaOH 溶液和废铁屑混合、煮沸、冷却，将洗涤铁屑后的 NaOH 溶液装入 F 中。 ②在 E 中用处理过的铁屑和稀 H2SO4 反应制取 FeSO4。 ③将硫酸亚铁溶液与硫酸铵溶液混合，结晶得摩尔盐。 试回答下列问题。 (1)F 中的 NaOH 溶液的主要作用是______________。 (2)铁屑和稀 H2SO4 反应产生的氢气可赶走装置中的氧气及(NH4)2SO4 溶液中的溶解氧，操 作时应先关闭活塞________，并同时打开活塞________。请写出铁屑和稀 H2SO4 反应产生的 氢气的另外一个作用：_________________________________________________。 (3)原料利用率高，副产品少，产生的有害废物少，保护环境是“绿色化学”的主要内 涵 。 请 写 出 此 实 验 中 能 体 现 “ 绿 色 化 学 ” 的 具 体 做 法 ( 至 少 写 出 两 点 ) ： ____________________________________________________________________________。 解析：F 中 NaOH 溶液的作用是除去混在 H2 中的酸性气体，防止污染环境。实验中利用 铁与稀 H2SO4 反应产生的 H2 来赶尽装置中的 O2 及(NH4)2SO4 溶液中的溶解氧，此时可关闭 A， 打开活塞 B、C，待排尽 O2 后，可将 B、C 关闭，再打开 A，可利用产生的 H2 将 E 中生成的 FeSO4 溶液压入 D 中，从而制取摩尔盐。 答案：(1)除去混在氢气中的酸性气体 (2)A B、C 将 E 中产生的硫酸亚铁溶液压入 D 中 (3)用氢氧化钠溶液除去混在氢气中的酸性气体；循环使用氢氧化钠溶液；用氢气驱赶 氧气，防止亚铁盐被氧化等 12．(6 分)乙酰水杨酸是阿司匹林的主要成分。阿司匹林是白色晶体或粉末，略有酸味， 易溶于乙醇等有机溶剂，微溶于水，是常用的解热镇痛药。下面是某化学小组利用逆推法设 计乙酰水杨酸合成路线的过程： (1)查阅资料 通过查阅资料得知：以水杨酸为原料合成乙酰水杨酸的反应为 6 由苯酚制备水杨酸的途径： (2)实际合成路线的设计 ①观察目标分子——乙酰水杨酸的结构 乙酰水杨酸分子中有 2 个含氧官能团，即_________、_________。 ②由目标分子逆推原料分子并设计合成路线 首先，考虑酯基的引入：由水杨酸与乙酸酐反应制得；然后分头考虑水杨酸和乙酸酐的 合成路线。其中，乙酸酐的合成路线为______________________。 根据信息和以前所学知识，水杨酸可以有以下几种不同的合成路线： 途径 1： 途径 2： (3)优选水杨酸的合成路线 以上两种合成路线中较合理的为____________________________________________； 理由是______________________。 解析：通过观察，乙酰水杨酸分子中的含氧官能团有羧基、酯基。根据所学知识逆推， 乙酸酐可由乙酸合成，乙酸可由乙醛氧化得到、乙醛可由乙烯氧化得到，而乙烯是一种基本 的原料。因此乙酸酐的合成路线为 CH2===CH2―→CH3CHO―→CH3COOH―→ 7 。水杨酸的 2 种合成路线中：邻甲基苯酚上的甲基氧化为羧基 时，所用的氧化剂(如酸性高锰酸钾溶液)还会将酚羟基氧化。需要在氧化甲基前将酚羟基转 化为不能被氧化剂氧化的基团，在氧化甲基后再把酚羟基还原出来。由于此过程较为复杂， 因此一般不采用此合成路线合成水杨酸。在工业上常由苯酚出发，采用由干燥苯酚钠与二氧 化碳在加温、加压下生成邻羟基苯甲酸钠，邻羟基苯甲酸钠酸化得到水杨酸，进而合成乙酰 水杨酸的合成方法。这种合成水杨酸的方法原料易得，工艺相对简单，适合大规模生产。 答案：(2)①羧基 酯基 ②CH2===CH2―→CH3CHO―→CH3COOH―→ (3)途径 1 因为途径 1 原料易得，工艺相对简单；而途径 2 过程复杂 13．(6 分)硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，又名摩尔盐，是分析化学中 常用的还原剂。某化学研究小组设计如下实验来制备摩尔盐并测定硫酸亚铁铵的纯度。 步骤一：铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入 Na2CO3 溶液，加热，过滤、 洗涤、干燥、称量，质量记为 m1。 步骤二：FeSO4 的制备。将上述铁屑加入到一定量的稀硫酸中，充分反应后过滤并用少 量热水洗涤锥形瓶和滤纸。滤液及洗涤液完全转移至蒸发皿中。滤渣干燥后称重，质量记为 m2。 步骤三：硫酸亚铁铵的制备。准确称取所需质量的(NH4)2SO4 加入“步骤二”中的蒸发皿 中，缓缓加热一段时间后停止，冷却，待硫酸亚铁铵结晶后过滤。晶体用无水乙醇洗涤并自 然干燥，称量所得晶体质量。 步骤四：用比色法测定硫酸亚铁铵的纯度。 回答下列问题： (1)步骤三中称取的(NH4)2SO4 质量为________。 (2)①铁屑用 Na2CO3 溶液处理的目的是____________________。制备 FeSO4 溶液时，用右图装置趁热过滤，原因是______________________。 ② 将 (NH4)2SO4 与 FeSO4 混 合 后 加 热 、 浓 缩 ， 停 止 加 热 的 时 机 是 ____________________________________________________________。 ③比色法测定硫酸亚铁铵纯度的实验步骤为：Fe3＋标准色阶的配制、待测硫酸亚铁铵溶 液的配制、比色测定。标准色阶和待测液配制时除均需加入少量稀盐酸外，还应注意的问题 是________________________________________________________________________。 ④该实验最终通过__________________________________________________确定硫酸 8 亚铁铵产品等级。 解析：(1)步骤二中的铁是过量的，目的是防止生成的 Fe2＋被氧化，所以 m2 是过量的铁 粉的质量，知参加反应的铁的质量为 m1 －m2 ，根据关系式：Fe～FeSO4 ～(NH4)2SO4 ～ (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，可知(NH4)2SO4 的物质的量等于参加反应铁的物质的量，得到 m[(NH4)2SO4]＝m1－m2 56 ×132；(2)用铁屑制取硫酸亚铁之前要除去表面的油污，制得的硫酸亚 铁既要防止被氧化又要防止结晶，因此要趁热减压过滤，而制取硫酸亚铁铵时为了使其充分 结晶，应冷却后过滤。 答案：(1)m1－m2 56 ×132 (2)①除去铁屑表面的油污 加快过滤速度，防止 FeSO4 被氧化； 趁热过滤防止 FeSO4 从溶液中析出 ②浓缩至液体表面出现晶膜 ③标准色阶和待测液的浓 度相当 ④将待测液与标准色阶的红色进行比较 14．(10 分)阿司匹林(乙酰水杨酸)是常用的解热镇痛药，以下是合成阿司匹林的工艺 流程。 已知：①反应方程式为 ②抽滤的实验装置如图所示。 请回答有关问题： (1)仪器 A 的名称是________。 (2)在步骤②中，若冷却结晶时未出现结晶，可以______，促使晶体析出。 (3) 实 验 时 ， 当 仪 器 B 中 液 面 高 度 快 达 到 支 管 口 位 置 时 ， 应 进 行 的 操 作 是 ____________________________。 9 (4)仪器 C 中两玻璃导管的位置是否正确？ 答：________。(填“正确”或“不正确”) (5)在步骤④中，用饱和 NaHCO3 溶液可以将阿司匹林和副产物等分离，其化学原理是 ___________________________________________________________________________。 要检测产品中是否含有水杨酸，其实验操作是__________________________________。 (6)步骤⑤中，搅拌使反应充分进行至________为止。 (7)若实验得到 2.70 g 纯净的阿司匹林，则产品的产率为________。 解析：(1)认识常见实验装置的名称。 (2)用玻璃棒摩擦瓶壁可以促使晶体析出。 (3)当仪器 B 中液面高度快达到支管口位置时，防止液体被吸入 C 瓶，应停止抽滤。 (4)为防止倒吸，C 瓶左管应较短。 (5)饱和 NaHCO3 溶液可以与阿司匹林反应生成可溶性的钠盐转化为可溶于水的物质，与 有机物分离。阿司匹林和水杨酸在结构上的主要区别是有无酚羟基，故可用 FeCl3 溶液进行 检验。 (6)步骤⑤目的是使阿司匹林完全转化可溶性的钠盐，故当不再产生气泡时说明反应已 完全。 (7)根据方程式理论上应生成阿司匹林 3.6 g，故产品的产率为 75.0%。 答案：(1)布氏漏斗 (2)用玻璃棒摩擦瓶壁 (3)关掉水龙头，拔掉吸滤瓶上的橡皮塞，从吸滤瓶上口倒出溶液 (4)正确 (5)NaHCO3 溶液可以与阿司匹林反应生成可溶性的钠盐 将少量产品加入水中，然后滴 加 FeCl3 溶液，若有紫色出现说明含有水杨酸，否则不含 (6)混合物中不再产生气泡 (7)75.0% 15．(8 分)硫酸亚铁铵晶体原子排列比硫酸亚铁晶体更为紧密，氧气较难扩散入晶体空 隙中，性质稳定许多，可在分析化学中做基准试剂。常温下，在空气中硫酸亚铁铵晶体比硫 酸亚铁晶体失去结晶水要困难许多。 某化学研究小组设计如下实验来制备硫酸亚铁铵。 步骤一：铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入 15 mL 10%的 Na2CO3 溶液， 加热浸泡，用倾析法分离、洗涤、干燥、称量。 步骤二：FeSO4 的制备。将称量好的铁屑放入锥形瓶，加入过量的 3 mol·L－1 H2SO4 溶液， 加热至充分反应为止。趁热过滤，并用少量热水洗涤锥形瓶和滤纸。将滤液和洗涤液一起转 移至蒸发皿中。滤渣干燥后称重。 步骤三：硫酸亚铁铵的制备。准确称取一定量的(NH4)2SO4 晶体，配成饱和溶液，将其加 10 入上面实验中的蒸发皿中，缓缓加热一段时间后停止加热，冷却析出晶体。抽滤后用无水乙 醇洗涤晶体，称量所得晶体质量。 请回答下列问题： (1)抽滤又叫减压过滤，则抽滤需用到的主要仪器有________、________和气泵。 (2)步骤二中有一处明显不合理，理由是___________________________________。 (3) 步 骤 三 中 保 证 硫 酸 亚 铁 和 硫 酸 铵 两 者 物 质 的 量 相 等 的 措 施 有 ： ________________________________________________________________________； 将 (NH4)2SO4 与 FeSO4 的 溶 液 混 合 后 加 热 、 浓 缩 ， 停 止 加 热 的 时 机 是 ________________________________________________________________________； 用无水乙醇洗涤晶体的原因是_________________________________________。 (4)FeSO4·7H2O 在潮湿的空气中被氧化的产物为 Fe(OH)SO4·3H2O，写出该反应的化学方 程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)布氏漏斗 吸滤瓶 (2)铁屑应该过量(或反应后溶液中必须有铁剩余)，否则溶液中可能有 Fe3＋存在 (3)准确称量反应前后铁的质量，生成的 FeSO4 溶液要趁热过滤 浓缩至液体表面出现 结晶薄膜 硫酸亚铁铵晶体不溶于乙醇，乙醇可以除去其表面的水分，降低晶体的损耗且防 止了水中的溶解氧氧化 Fe2＋而影响品质 (4)4FeSO4·7H2O＋O2===4Fe(OH)SO4·3H2O＋14H2O 16．(10 分)已知苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇、乙醚，有弱酸性，酸性比醋酸强。它 可用于制备苯甲酸乙酯。制备苯甲酸乙酯的反应原理： 相关物质的部分物理性质如下表： 沸点(℃) 密度(g·cm－3) 苯甲酸 249 1.265 9 苯甲酸乙酯 212.6 1.05 乙醇 78.5 0.789 3 环己烷 80.8 0.778 5 乙醚 34.51 0.731 8 环己烷、乙醇和水共沸物 62.1 实验流程如下图： 11 (1)制备苯甲酸乙酯，下图装置最合适的是__________，反应液中的环己烷在本实验中 的作用____________________________。 (2)步骤②控制温度在 65～70 ℃缓慢加热液体回流，分水器中逐渐出现上、下两层液 体，直到反应完成，停止加热。放出分水器中的下层液体后，继续加热，蒸出多余的乙醇和 环己烷。反应完成的标志是__________________________。 (3)步骤③碳酸钠的作用是______________________，碳酸钠固体需搅拌下分批加入的 原因是__________________________。 (4)步骤④将中和后的液体转入分液漏斗分出有机层，水层用 25 mL 乙醚萃取，然后合 并至有机层，用无水 MgSO4 干燥。乙醚的作用_____________________________________。 (5)步骤⑤蒸馏时先低温蒸出乙醚，蒸馏乙醚时最好采用________(填“水浴加热”“直 接加热”或“油浴加热”)。 (6)最终得到 6.75 g 纯品，则苯甲酸乙酯的产率是______________。 解析：(1)因为乙醇容易挥发，所以反应温度应控制在 78.5 ℃以下，故采用水浴加热， B 装置最合适；根据表中信息可知，环己烷、乙醇和水能形成共沸物，沸点为 62.1 ℃，所 以环己烷在本实验中的作用是形成共沸物，带出生成的水，促进酯化反应正向进行。 (2)放出分水器中的下层液体后，如果反应未完成，继续反应生成水，下层液体会增多， 所以反应完成的标志是：分水器中下层(水层)液面不再升高。 (3)未反应的苯甲酸和催化剂 H2SO4 都能与 Na2CO3 反应形成可溶于水的钠盐，便于后续的 分液分离，所以步骤③碳酸钠的作用是中和苯甲酸和硫酸；苯甲酸和硫酸与 Na2CO3 反应都生 成 CO2，如果加入 Na2CO3 过快，大量泡沫的产生会使液体溢出。 (4)苯甲酸乙酯易溶于有机溶剂乙醚，所以乙醚的作用是作为萃取剂，萃取出水层中溶 解的苯甲酸乙酯，提高产率。 (6)n(苯甲酸)＝ 6.1 g 122 g·mol－1＝0.05 mol，n(乙醇)＝13 mL×0.789 3 g·mL－1 46 g·mol－1 ≈0.223 mol，所以反应中乙醇过量，理论上将得到产品苯甲酸乙酯 0.05 mol，其质量为 0.05 mol×150 g·mol－1＝7.5 g，则苯甲酸乙酯的产率为6.75 g 7.5 g ×100%＝90%。 12 答案：(1)B 带出生成的水，促进酯化反应正向进行 (2)分水器中下层(水层)液面不再升高 (3)中和苯甲酸和硫酸 加入过快，大量泡沫的产生会使液体溢出 (4)萃取出水层中溶解的苯甲酸乙酯，提高产率 (5)水浴加热 (6)90% 17．(9 分)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下 是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题： (一)碳酸钙的制备 ①加入氨水的目的是________。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于________。 (2)右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是________(填标 号)。 a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁 b．玻璃棒用作引流 c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁 d．滤纸边缘高出漏斗 e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度 (二)过氧化钙的制备 CaCO3 ――――――→稀盐酸、煮沸、过滤 ② 滤液 ――――→氨水和双氧水 冰浴③ ――→过滤 白色结晶 (3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈 ________性(填“酸”“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是 ________。 (4)步骤③中反应的化学方程式为___________________________________________， 该反应需要在冰浴下进行，原因是________________________________________。 (5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是 ________。 (6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可 得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是______________________，产品的缺点是 ________________________。 13 解析：(1)石灰石中含少量铁的氧化物，加入盐酸后生成 CaCl2 及铁的氯化物，加入双 氧水可将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，加入氨水的目的是中和剩余盐酸，调节溶液的 pH，使 Fe3＋转化 为 Fe(OH)3 沉淀，再通过过滤除去杂质。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于过滤分 离。(2)过滤操作中要求“一贴、二低、三靠”，图中漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁，a 错误； 过滤时，玻璃棒用作引流，b 正确；将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁，防止存在气泡，c 正确； 滤纸边缘要低于漏斗边缘，液面要低于滤纸边缘，d 错误；用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动，容 易使滤纸破损，e 错误。(3)步骤②中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，该固体 为 CaCO3，溶液中含有 CaCl2，由于溶解了生成的 CO2，溶液呈弱酸性。将溶液煮沸，可排出 溶解的 CO2，防止与后续加入的氨水及生成的 CaO2 反应。(4)滤液中含有 CaCl2，加入氨水和 双氧水在冰浴条件下反应，经过滤得到白色晶体(CaO2)，结合元素守恒推知步骤③中反应还 生成 NH4Cl 和 H2O，化学方程式为 CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl 或 CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O。H2O2 不稳定，受热易分解生成 H2O 和 O2，故 该反应在冰浴条件下进行，其目的是防止 H2O2 受热分解。(5)过氧化钙微溶于水，能溶于酸， 白色结晶(CaO2)可依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。 (6)将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。与第一种方法相 比，其优点是工艺简单、操作方便；产品的缺点是纯度较低。 答案：(1)调节溶液 pH 使 Fe(OH)3 沉淀 过滤分离 (2)ade (3)酸 除去溶液中的 CO2 (4)CaCl2 ＋ 2NH3·H2O ＋ H2O2 ＋ 6H2O===CaO2·8H2O↓ ＋ 2NH4Cl 或 CaCl2 ＋ 2NH3·H2O ＋ H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O 温度过高时双氧水易分解 (5)去除结晶表面水分 (6)工艺简单、操作方便 纯度较低 18．(9 分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4 及炭黑等)和 H2SO4 为原 料，制备高纯 PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下： (1) 过 程 Ⅰ 中 ， 在 Fe2 ＋ 催 化 下 ， Pb 和 PbO2 反 应 生 成 PbSO4 的 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________。 (2)过程Ⅰ中，Fe2＋催化过程可表示为： ⅰ：2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO2－ 4 ===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O ⅱ：…… ①写出ⅱ的离子方程式：____________________________________________________。 14 ②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a．向酸化的 FeSO4 溶液中加入 KSCN 溶液，溶液几乎无色，再加入少量 PbO2，溶液变红。 b．_______________________________________________________________。 (3)PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡：PbO(s)＋NaOH(aq) NaHPbO2(aq)，其溶解度 曲线如图所示。 ①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液 1 经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是________(选 填序号)。 A．减小 PbO 的损失，提高产品的产率 B．重复利用 NaOH，提高原料的利用率 C．增加 Na2SO4 浓度，提高脱硫效率 ② 过 程 Ⅲ 的 目 的 是 提 纯 。 结 合 上 述 溶 解 度 曲 线 ， 简 述 过 程 Ⅲ 的 操 作 ： ____________________________________________________________。 解析：(1)根据题给化学工艺流程知，过程Ⅰ中，在 Fe2＋催化下，Pb、PbO2 和 H2SO4 反应 生成 PbSO4 和水，化学方程式为 Pb＋PbO2＋2H2SO4=====Fe2＋ 2PbSO4＋2H2O。 (2)①催化剂能够参加化学反应，改变反应历程，降低反应的活化能，加快化学反应速 率，而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。根据题给信息知反应ⅰ中 Fe2＋被 PbO2 氧化为 Fe3＋，则反应ⅱ中 Fe3＋被 Pb 还原为 Fe2＋，离子方程式为 2Fe3＋＋Pb＋SO2－ 4 ===PbSO4＋ 2Fe2＋。 ②a 实验证明发生反应ⅰ，则 b 实验需证明发生反应ⅱ，实验方案为取 a 中红色溶液少 量，向其中加入铅粉后，红色褪去。 (3)①过程Ⅱ脱硫过程中发生的反应为 PbSO4＋2NaOH===PbO＋Na2SO4＋H2O，滤液 1 中还 有剩余的 NaOH，部分 PbO 溶解在滤液 1 中，所以重复使用的目的是减少 PbO 的损失，提高 产率，重复利用 NaOH，提高原料的利用率，应选 A、B。②根据溶解度曲线，PbO 在 35%的 NaOH 溶液中的溶解度随温度升高而增大较快，可将粗 PbO 溶解在 35% NaOH 溶液中配成高温 下的饱和溶液，然后降温结晶、过滤，得到高纯 PbO。 答案：(1)Pb＋PbO2＋2H2SO4=====Fe2＋ 2PbSO4＋2H2O (2)①2Fe3＋＋Pb＋SO2－ 4 ===2Fe2＋＋PbSO4 ②取 a 中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去 (3)①A、B ②向 PbO 粗品中加入一定量的 35% NaOH 溶液，加热至 110 ℃，充分溶解 15 后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到 PbO 固体 19．(10 分)(2014·天津高考)Na2S2O3 是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环 境中稳定。 Ⅰ.制备 Na2S2O3·5H2O 反应原理：Na2SO3(aq)＋S(s)=====△ Na2S2O3(aq) 实验步骤： ①称取 15 g Na2SO3 加入圆底烧瓶中，再加入 80 mL 蒸馏水。另取 5 g 研细 的硫粉，用 3 mL 乙醇润湿，加入上述溶液中。 ②安装实验装置(如图所示，部分夹持装置略去)，水浴加热，微沸 60 分钟。 ③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出 Na2S2O3·5H2O，经过滤、洗 涤、干燥，得到产品。 回答问题： (1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是________________________________________。 (2)仪器 a 的名称是________，其作用是________________________________________。 (3)产品中除了有未反应的 Na2SO3 外，最可能存在的无机杂质是____________。检验是 否存在该杂质的方法是______________________________________________________。 (4)该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式表示其原因： ________________________________________________________________________。 Ⅱ.测定产品纯度 准确称取 W g 产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用 0.100 0 mol·L－1 碘的 标准溶液滴定。 反应原理为 2S2O2－ 3 ＋I2===S4O2－ 6 ＋2I－ (5)滴定至终点时，溶液颜色的变化：__________________________________________。 (6)滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为 ________mL 。 产 品 的 纯 度 为 ( 设 Na2S2O3·5H2O 相 对 分 子 质 量 为 M)_____________________________________。 Ⅲ.Na2S2O3 的应用 (7)Na2S2O3 还原性较强，在溶液中易被 Cl2 氧化成 SO2－ 4 ，常用作脱氯剂， 该反应的离子方程式为_______________________________________。 解析：(1)硫粉难溶于水，微溶于乙醇，故硫粉用乙醇润湿后易扩散到溶液中。(2)装置 中仪器 a(冷凝管)可以将挥发出的乙醇冷凝回流到烧瓶中。(3)因反应物 Na2SO3 易被空气中 的氧气氧化成 Na2SO4，故可能存在的无机杂质是 Na2SO4；检验产品中是否含有 Na2SO4，即检 验 SO 2－ 4 是否存在，需要防止 SO 2－ 3 的干扰，故不能用具有强氧化性的硝酸酸化，而应用盐酸 16 酸化，过滤除去不溶物，再向滤液中滴加氯化钡溶液。(4)产品发黄，说明产品中含有硫杂 质，这是由于在酸性环境中 Na2S2O3 不稳定，发生反应：2H＋＋S2O2－ 3 ===S↓＋SO2↑＋H2O。(5) 滴定终点时，过量的单质碘使无色的淀粉溶液变蓝，可指示滴定终点。(6)起始读数为 0.00 mL，终点读数为 18.10 mL，所以消耗碘的标准溶液的体积为 18.10 mL－0.00 mL＝18.10 mL； 根 据 2Na2S2O3·5H2O ～ 2S2O 2－ 3 ～ I2 ， 得 n(Na2S2O3·5H2O) ＝ 2n(I2) ＝ 2×0.100 0 mol·L － 1×18.10×10－3 L＝3.620×10－3 mol，则产品的纯度＝3.620×10－3 mol×M g·mol－1 Wg ×100% ＝3.620×10－3M W ×100%。(7)S2O 2－ 3 被 Cl2 氧化成 SO2－ 4 ，Cl2 被还原为 Cl－，首先根据化合价升 降总值相等写出 S2O2－ 3 ＋4Cl2―→2SO2－ 4 ＋8Cl－，然后根据原子守恒和电荷守恒配平得：S2O2－ 3 ＋ 4Cl2＋5H2O===2SO2－ 4 ＋8Cl－＋10H＋。 答案：(1)使硫粉易于分散到溶液中 (2)冷凝管 冷凝回流 (3)Na2SO4 取少量产品溶于过量稀盐酸，过滤，向滤液中加 BaCl2 溶液，若有白色沉淀， 则产品中含有 Na2SO4 (4)S2O2－ 3 ＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O (5)由无色变蓝色 (6)18.10 3.620×10－3M W ×100% (7)S2O2－ 3 ＋4Cl2＋5H2O===2SO2－ 4 ＋8Cl－＋10H＋ 20．(6 分)磷酸铁(FePO4·2H2O，难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂 和锂离子电池的正极材料。实验室可通过下列实验制备磷酸铁。 (1)称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热、搅拌，反应一段时 间后过滤。反应加热的目的是________________________________。 (2)向滤液中加入一定量 H2O2 氧化 Fe2＋。为确定加入 H2O2 的量，需先用 K2Cr2O7 标准溶液 滴定滤液中的 Fe2＋，离子方程式如下： Cr2O2－ 7 ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O ①在向滴定管中注入 K2Cr2O7 标准溶液前，滴定管需要检漏、________和________。 ②若滴定 x mL 滤液中的 Fe2＋，消耗 a mol·L－1 K2Cr2O7 标准溶液 b mL，则滤液中 c(Fe2 ＋)＝________mol·L－1。 ③为使滤液中的 Fe2＋完全被 H2O2 氧化，下列实验条件控制正确的是________(填序号)。 A．加入适当过量的 H2O2 溶液 B．缓慢滴加 H2O2 溶液并搅拌 C．加热，使反应在较高温度下进行 D．用氨水调节溶液 pH＝7 (3)将一定量的 Na2HPO4 溶液(溶液显碱性)加入含有 Fe3＋的溶液中，搅拌、过滤、洗涤、 17 干燥得到 FePO4·2H2O。若反应得到的 FePO4·2H2O 固体呈棕黄色，则磷酸铁中混有的杂质可 能为________________________________________________________________________。 解析：(1)升高温度，可以加快化学反应的反应速率，提高实验效率。(2)①滴定管使用 前要先检漏，然后用蒸馏水清洗干净，再用 K2Cr2O7 标准溶液润洗 2～3 次，之后才可向滴定 管中注入 K2Cr2O7 标准溶液。②设滤液中 Fe2＋的浓度为 c mol·L－1，根据离子反应方程式可 得关系式： K2Cr2O7 ～ 6Fe2＋ 1 6 ab×10－3 cx×10－3 解得：c＝6ab x 。③H2O 具有强氧化性，可以将 Fe2＋氧化。但 H2O2 不稳定，受热易分解，C 错误。pH 增大不利于 H2O2 将 Fe2＋完全氧化，D 错误。适当过量的 H2O2 可保证将 Fe2＋完全氧化， A 正确。缓慢滴加 H2O2 溶液并搅拌有利于充分反应，可保证将 Fe2＋完全氧化，B 正确。(3)Fe3 ＋极易水解，在碱性环境中迅速生成 Fe(OH)3，所以磷酸铁中混有杂质可能是 Fe(OH)3。 答案：(1)加快铁与稀硫酸反应速率 (2)①用蒸馏水洗净 用 K2Cr2O7 标准溶液润洗 2～3 次 ②6ab x ③AB (3)Fe(OH)3