塑化剂邻苯二甲酸二丁酯可由邻苯二甲酸酐与正丁醇在浓硫酸共热下反应制得,实验装置(部分装置省略)如图甲。已知:正丁醇的沸点为118℃;纯邻苯二甲酸二丁酯是无色透明、具有芳香气味的油状液体,沸点为340℃,酸性条件下,温度超过180℃时易发生分解。由邻苯二甲酸酐和正丁醇制备邻苯二甲酸二丁酯的实验操作流程如图乙。
①向三颈烧瓶内依次加入30g(0.2mol)邻苯二甲酸酐、22g(0.3mol)正丁醇以及少量浓硫酸。
②搅拌,升温至105℃,持续搅拌反应2小时,保温至反应结束。
③冷却至室温,将反应混合物倒出,通过操作X,得到粗产品。
④粗产品用无水硫酸镁处理至澄清→取清液(粗酯)→减压蒸馏,经过处理得到产品为20.85g。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为___________ 。
(2)步骤②中需要不断从分水器下部分离出产物水的目的是___________ ,判断反应已结束的方法是___________ 。
(3)反应Ⅰ进行得迅速而完全,反应Ⅱ是可逆反应,进行得较缓慢,为提高反应速率,可采取的措施是___________。
(4)操作X中,应先用5%溶液洗涤,其作用是___________ 。
(5)粗产品提纯流程中采用减压蒸馏的目的是___________ 。
(6)本实验中,邻苯二甲酸二丁酯(相对分子质量是278)的产率为___________ %(保留小数点后一位)。
①向三颈烧瓶内依次加入30g(0.2mol)邻苯二甲酸酐、22g(0.3mol)正丁醇以及少量浓硫酸。
②搅拌,升温至105℃,持续搅拌反应2小时,保温至反应结束。
③冷却至室温,将反应混合物倒出,通过操作X,得到粗产品。
④粗产品用无水硫酸镁处理至澄清→取清液(粗酯)→减压蒸馏,经过处理得到产品为20.85g。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为
(2)步骤②中需要不断从分水器下部分离出产物水的目的是
(3)反应Ⅰ进行得迅速而完全,反应Ⅱ是可逆反应,进行得较缓慢,为提高反应速率,可采取的措施是___________。
A.增大压强 | B.增大正丁醇的量 |
C.分离水 | D.加热至200℃ |
(5)粗产品提纯流程中采用减压蒸馏的目的是
(6)本实验中,邻苯二甲酸二丁酯(相对分子质量是278)的产率为
更新时间:2022-12-28 00:44:02
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【推荐1】I.还原剂还原法、光催化氧化法、电化学吸收法是减少氮氧化物排放的有效措施。
(1)利用炭粉可以将氮氧化物还原。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.6 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
反应:C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH=_____ kJ·mol-1。
(2)TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH,OH能将NO、NO2氧化,如下图所示,OH与NO2的反应为NO2+OH=HNO3。
写出OH与NO反应的化学方程式:_____________ 。
Ⅱ.甲醇、乙醇是重要的有机化工原料,有着重要的用途和应用前景。
(3)若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有___ (填字母)。
A.H2百分含量保持不变
B.容器中气体的压强保持不变
C.容器中混合气体的密度保持不变
D.2v(H2)正= v(CH3OH )逆
(4)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 其平衡常数表达式为K=___________ 。该反应的平衡常数K 随温度T 的变化如图所示,
则该反应的 △H___ 0。(填“>”、“<”或“=”)。已知该反应在300℃时的化学平衡常数为0.27,该温度下将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为2 L的密闭容器中,此时反应将___ (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
(5)下图所示是一种酸性燃料电池乙醇检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,适合进行现场乙醇检测。负极反应式为_________ 。
(1)利用炭粉可以将氮氧化物还原。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.6 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
反应:C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH=
(2)TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH,OH能将NO、NO2氧化,如下图所示,OH与NO2的反应为NO2+OH=HNO3。
写出OH与NO反应的化学方程式:
Ⅱ.甲醇、乙醇是重要的有机化工原料,有着重要的用途和应用前景。
(3)若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有
A.H2百分含量保持不变
B.容器中气体的压强保持不变
C.容器中混合气体的密度保持不变
D.2v(H2)正= v(CH3OH )逆
(4)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 其平衡常数表达式为K=
则该反应的 △H
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【推荐2】溴代烷的制备,分“氧化”和“溴化”两个过程,回答下列问题。
(1)氧化过程:HBr(g)与O2(g)在合适温度下制备Br2(g)。
已知:T℃时,相关物质的相对能量如表所示:
此温度下,在恒容密闭容器中充入4molHBr(g)和1molO2(g),测得反应物的平衡转化率为60%。若保持其他条件不变,改为绝热状态,平衡时,测得放出热量为QkJ,则下列关系正确的是_____ (填标号)。
(2)溴化过程:在T℃下,向10V0L容器中投入初始浓度均为0.1mol•L-1的Br2(g)和CH4(g),发生反应:Br2(g)+CH4(g)CH3Br(g)+HBr(g)。保持温度不变,压缩容器体积,分别测得不同容积下CH3Br(g)的平衡浓度如表:
当容器体积从10V0L缩小到3V0L时,测得此时容器内仍有四种气态组分,则m=_____ ;容器体积缩小到V0L时,平衡_____ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。T℃时,此反应在容积为10V0L和V0L时化学平衡常数分别为K1、K2,则K1_____ K2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)新工艺可将甲烷、HBr和O2混合,直接催化“氧化溴化”:2CH4(g)+2HBr(g)+O2(g)2CH3Br(g)+2H2O(g) △H<0。反应起始物料n(CH4)、n(HBr)、n(O2)分别为2mol、2mol、1mol时,在不同条件下达到平衡,设体系中CH3Br的物质的量分数为x(CH3Br),在T为500℃下的x(CH3Br)~p、在p为3×105Pa下的x(CH3Br)~T如图所示。
①图中a点对应的反应条件为_____ ,此时用各物质平衡分压表示的平衡常数Kp=_____ Pa-1(列计算式,某气体分压=总压×该气体的物质的量百分数)
②b点对应的甲烷转化率α(CH4)=_____ (保留三位有效数字)。
(1)氧化过程:HBr(g)与O2(g)在合适温度下制备Br2(g)。
已知:T℃时,相关物质的相对能量如表所示:
物质 | HBr(g) | O2(g) | H2O(g) | Br2(g) |
相对能量/kJ•mol-1 | x | y | z | w |
A.Q=0.6(2z+2w-4x-y) | B.Q<0.6(2z+2w-4x-y) |
C.Q<0.6(4x+y-2z-2w) | D.0.6(4x+y-2z-2w)<Q<4x+y-2z-2w |
容器体积V/L | 10V0 | 3V0 | V0 |
c(CH3Br)/mol•L-1 | m | 0.09 | 0.25 |
(3)新工艺可将甲烷、HBr和O2混合,直接催化“氧化溴化”:2CH4(g)+2HBr(g)+O2(g)2CH3Br(g)+2H2O(g) △H<0。反应起始物料n(CH4)、n(HBr)、n(O2)分别为2mol、2mol、1mol时,在不同条件下达到平衡,设体系中CH3Br的物质的量分数为x(CH3Br),在T为500℃下的x(CH3Br)~p、在p为3×105Pa下的x(CH3Br)~T如图所示。
①图中a点对应的反应条件为
②b点对应的甲烷转化率α(CH4)=
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【推荐3】某科研团队利用CO、CO2和H2等废气合成乙醇、碳酸二甲酯、二甲醚物质。
(1)用CO、CO2和H2合成乙醇。已知:
由CO2和H2反应合成CH3CH2OH(l)和H2O(g)的热化学方程式为___________ 。
(2)工业上可以利用CH4和CO2制取水煤气(CO和H2)。在某1L的密闭容器中充入0.1molCO2、0.1molCH4,在一定条件下反应:,测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图,回答下列有关问题:
可逆反应的___________ 0(填“>”、“<”、“=”,下同),压强p1、p2、p3、p4由小到大的关系为___________ ,压强为p4时,在y点的反应速率为___________ ,压强为p4、温度为1100℃时该反应的平衡常数为___________ (列出算式)。
(3)一定条件下,利用CO2与H2可合成二甲醚(21世纪的“清洁能源”):,其中原料气中比值和温度对CO2平衡转化率影响的实验数据如图所示。结合数据图,归纳CO2平衡转化率受外界条件影响的变化规律:①___________ ;②___________ 。
(1)用CO、CO2和H2合成乙醇。已知:
由CO2和H2反应合成CH3CH2OH(l)和H2O(g)的热化学方程式为
(2)工业上可以利用CH4和CO2制取水煤气(CO和H2)。在某1L的密闭容器中充入0.1molCO2、0.1molCH4,在一定条件下反应:,测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图,回答下列有关问题:
可逆反应的
(3)一定条件下,利用CO2与H2可合成二甲醚(21世纪的“清洁能源”):,其中原料气中比值和温度对CO2平衡转化率影响的实验数据如图所示。结合数据图,归纳CO2平衡转化率受外界条件影响的变化规律:①
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】在自来水消毒和工业上砂糖、油脂的漂白与杀菌过程中,亚氯酸钠(NaClO2)发挥着重要的作用。下图是生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;
②常温下,Ksp(FeS)=6.3×10-18;Ksp(CuS)=6.3×10-28;Ksp(PbS)=2.4 ×10-28
(1)反应I中发生反应的离子方程式为 。
(2)从滤液中得到NaClO2·3H2O晶体的所需操作依次是 (填写序号)。
a.蒸馏 b.蒸发浓缩 c.过滤 d.冷却结晶 e.灼烧
(3)印染工业常用亚氯酸钠(NaClO2)漂白织物,漂白织物时真正起作用的是HClO2。下表是25℃时HClO2及几种常见弱酸的电离平衡常数:
①常温下,物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaHCO3、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为 (用化学式表示);体积相等,物质的量浓度相同的NaF、NaClO2两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为: (填“前者大”“相等”或“后者大”)。
②Na2S是常用的沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子,滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是 ;常温下,当最后一种离子沉淀完全时(该离子浓度为10-5mol·L-1)此时体系中的S2-的浓度为 。
(4)Ⅲ装置中生成气体a的电极反应式 ,若生成气体a的体积为1.12L(标准状况),则转移电子的物质的量为 。
已知:①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;
②常温下,Ksp(FeS)=6.3×10-18;Ksp(CuS)=6.3×10-28;Ksp(PbS)=2.4 ×10-28
(1)反应I中发生反应的离子方程式为 。
(2)从滤液中得到NaClO2·3H2O晶体的所需操作依次是 (填写序号)。
a.蒸馏 b.蒸发浓缩 c.过滤 d.冷却结晶 e.灼烧
(3)印染工业常用亚氯酸钠(NaClO2)漂白织物,漂白织物时真正起作用的是HClO2。下表是25℃时HClO2及几种常见弱酸的电离平衡常数:
弱酸 | HClO2 | HF | H2CO3 | H2S |
Ka/mol·L-1 | 1×10-2 | 6.3×10-4 | K1=4.30×10-7 K2=5.60×10-11 | K1=9.1×10-8 K2=l.1×10-12 |
①常温下,物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaHCO3、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为 (用化学式表示);体积相等,物质的量浓度相同的NaF、NaClO2两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为: (填“前者大”“相等”或“后者大”)。
②Na2S是常用的沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子,滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是 ;常温下,当最后一种离子沉淀完全时(该离子浓度为10-5mol·L-1)此时体系中的S2-的浓度为 。
(4)Ⅲ装置中生成气体a的电极反应式 ,若生成气体a的体积为1.12L(标准状况),则转移电子的物质的量为 。
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解题方法
【推荐2】某小组的同学模拟工业废水的处理,设计了如图流程,混合液中含有大量FeSO4和较多的Cu2+,小组希望从中回收FeSO4•7H2O固体和Cu单质,请回答下列问题:
(1)请写出下列标号所代表的的物质(化学式)或操作方法:
①____ ;④___ ;操作a___ 。
(2)鉴别溶液⑦中的金属阳离子所需的试剂是___ ,现象是___ 。请写出流程中酸性条件下⑥→⑦步骤的离子方程式:___ 。
(3)取少量③中的溶液于试管中,滴加NaOH溶液,可观察到的现象是___ ,此过程涉及的氧化还原反应的化学方程式为___ 。
(4)铁红是一种常见的红色颜料,请设计在实验室中由FeCl3溶液制备铁红的实验方案:____ 。
(1)请写出下列标号所代表的的物质(化学式)或操作方法:
①
(2)鉴别溶液⑦中的金属阳离子所需的试剂是
(3)取少量③中的溶液于试管中,滴加NaOH溶液,可观察到的现象是
(4)铁红是一种常见的红色颜料,请设计在实验室中由FeCl3溶液制备铁红的实验方案:
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解答题-工业流程题
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【推荐3】下面是工业上以含金、银、铂、铜的金属废料提取金、银、铂的工艺流程。
已知:溶液I中铂和金形成化合物为H[AuC14]和H2[PtCl6]。浓盐酸物质浓度:12mol/L,密度1.179g/cm3;浓硝酸质量分数约为65%,密度约为1.4g/cm3
(1)写出NH4C1的电子式______________ 。
(2)操作I中金属废料应该连接电源的____ 极,若另一极采用纯铜,该过程的工业名称为________________ 。
(3)依据信息和所学知识,王水配制的具体操作为_________________ 。
(4)通入SO2的作用是__________ ,SO2不能通入过量的原因是_____________ 。
(5)阳极泥与王水反应,硝酸被还原为NO,请写出其中一个反应的化学方程式______________ 。
(6)由银制备银-氯化银参比电极的工作原理如图所示。一段时间后与A连接的电极就会被氯化银覆盖,当乙池中产生0.2g气体时,甲池溶液质量变化为_________________ 。
已知:溶液I中铂和金形成化合物为H[AuC14]和H2[PtCl6]。浓盐酸物质浓度:12mol/L,密度1.179g/cm3;浓硝酸质量分数约为65%,密度约为1.4g/cm3
(1)写出NH4C1的电子式
(2)操作I中金属废料应该连接电源的
(3)依据信息和所学知识,王水配制的具体操作为
(4)通入SO2的作用是
(5)阳极泥与王水反应,硝酸被还原为NO,请写出其中一个反应的化学方程式
(6)由银制备银-氯化银参比电极的工作原理如图所示。一段时间后与A连接的电极就会被氯化银覆盖,当乙池中产生0.2g气体时,甲池溶液质量变化为
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解答题-实验探究题
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名校
解题方法
【推荐1】实验室可利用环己醇的氧化反应制备环己酮,反应原理和实验装置(部分夹持装置略)如图:
有关物质的物理性质见表。
*括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点。
实验通过装置B将酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有10mL环己醇的A中,55~60℃进行反应。反应完成后,加入适量水,蒸馏,收集95~100℃的馏分,得到主要含环己酮粗品和水的混合物。
(1)装置D的名称为___________ 。
(2)酸性Na2Cr2O7溶液氧化环己醇反应的∆H<0,反应剧烈将导致体系温度迅速上升,副反应增多。
①滴加酸性Na2Cr2O7溶液时反应的离子方程式__________ ;
②蒸馏不能分离环己酮和水的原因是____________ 。
(3)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作:
a.蒸馏、除去乙醚后,收集151~156℃馏分
b.水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层
c.过滤
d.往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液
e.加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量的水
①上述提纯步骤的正确顺序是_____________ ;
②b中水层用乙醚萃取的目的是___________ ;
③上述操作c、d中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外,还需要的玻璃仪器有_______ ,操作d中,加入NaCl固体的作用是____________ 。
(4)恢复至室温时,分离得到纯产品体积为6mL,则环已酮的产率____________ 。(计算结果精确到0.1%)
有关物质的物理性质见表。
物质 | 沸点(℃) | 密度(g·cm−3,20℃) | 溶解性 |
环己醇 | 161.1(97.8)* | 0.96 | 能溶于水和醚 |
环己酮 | 155.6(95.0)* | 0.95 | 微溶于水,能溶于醚 |
水 | 100.0 | 1.0 |
实验通过装置B将酸性Na2Cr2O7溶液加到盛有10mL环己醇的A中,55~60℃进行反应。反应完成后,加入适量水,蒸馏,收集95~100℃的馏分,得到主要含环己酮粗品和水的混合物。
(1)装置D的名称为
(2)酸性Na2Cr2O7溶液氧化环己醇反应的∆H<0,反应剧烈将导致体系温度迅速上升,副反应增多。
①滴加酸性Na2Cr2O7溶液时反应的离子方程式
②蒸馏不能分离环己酮和水的原因是
(3)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作:
a.蒸馏、除去乙醚后,收集151~156℃馏分
b.水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层
c.过滤
d.往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液
e.加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量的水
①上述提纯步骤的正确顺序是
②b中水层用乙醚萃取的目的是
③上述操作c、d中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外,还需要的玻璃仪器有
(4)恢复至室温时,分离得到纯产品体积为6mL,则环已酮的产率
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解答题-实验探究题
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【推荐2】某化学课外小组用如图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴,再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)。
(1)写出A中反应的化学方程式_____ 。
(2)实验结束时,打开A下端的活塞,让反应液流入B中,充分振荡,目的是____ 。
(3)C中盛放CCl4的作用是___ 。
(4)能证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,可向试管D中加入AgNO3溶液,若产生淡黄色沉淀,则能证明。另一种验证的方法是向试管D中加入___ ,现象是__ 。
(1)写出A中反应的化学方程式
(2)实验结束时,打开A下端的活塞,让反应液流入B中,充分振荡,目的是
(3)C中盛放CCl4的作用是
(4)能证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,可向试管D中加入AgNO3溶液,若产生淡黄色沉淀,则能证明。另一种验证的方法是向试管D中加入
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解题方法
【推荐3】乙炔是重要的化工原料,广泛用于有机合成和氧炔焊等。某同学在实验室模仿工业生产,以乙炔和等为原料制备少量四溴化乙炔,实验装置(夹持装置已省略)如图所示。(已知:四溴化乙炔的熔点为1℃,沸点为244℃,密度为,难溶于水。)回答下列问题:
(1)装置A中橡皮管的作用是_______ ,用饱和食盐水代替蒸馏水的目的是_______ ,制备乙快的化学方程式是_______ 。
(2)除杂装置B中所盛放的试剂是_______ 。
(3)装置C中反应后的体系含有多种物质,依次用稀的碳酸钠溶液和水洗涤反应后的混合液静置分液,干燥有机相,通过_______ (填操作名称),可获得纯净四溴化乙炔。
(4)装置D的目的是除去未反应的乙炔。在碱性条件下,与反应生成碳酸盐和,则该反应中参与反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______ 。
(5)乙炔可以用于合成聚氯乙烯,流程为:乙炔有机物X聚氯乙烯,①的反应类型为_______ ;②的化学方程式为_______ 。
(1)装置A中橡皮管的作用是
(2)除杂装置B中所盛放的试剂是
(3)装置C中反应后的体系含有多种物质,依次用稀的碳酸钠溶液和水洗涤反应后的混合液静置分液,干燥有机相,通过
(4)装置D的目的是除去未反应的乙炔。在碱性条件下,与反应生成碳酸盐和,则该反应中参与反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为
(5)乙炔可以用于合成聚氯乙烯,流程为:乙炔有机物X聚氯乙烯,①的反应类型为
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