高考化学复习33苯甲酸广泛应用于制药和化工行业某同学尝试用甲苯的氧化反应制备.docx

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高考化学复习33苯甲酸广泛应用于制药和化工行业某同学尝试用甲苯的氧化反应制备

高中化学学习材料

（灿若寒星**整理制作）

（2012·广东）33．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸，反应原理：

操作Ⅱ

①无水Na2SO4干燥

②过滤

实验方法：

一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。

无色液体A

有机相

滤液

反应混合物

操作Ⅰ

过滤

白色固体B

①蒸发浓缩

②冷却，过滤

浓盐酸酸化

水相

已知：

苯甲酸分子量122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物都有固定熔点。

（1）操作Ⅰ为，操作Ⅱ为。

（2）无色液体A是，定性检验A的试剂是，现象是

。

（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确。

请在答题卡上完成表中内容。

序号

实验方案

实验现象

结论

①

将白色固体B加入水中，加热溶解，

得到白色晶体和无色溶液

②

取少量滤液于试管中，

生成白色沉淀

滤液含Cl—

③

干燥白色晶体，

白色晶体是苯甲酸

（4）纯度测定：

称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10—3mol，产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为，计算结果为

（保留二位有效数字）。

【答案】

（1）分液，蒸馏

（2）甲苯，酸性KMnO4溶液，紫色溶液褪色。

（3）

序号

实验方案

实验现象

结论

①

将白色固体B加入水中，加热，溶解，冷却、过滤

得到白色晶体和无色溶液

②

取少量滤液于试管中，滴入适量的硝酸酸化的AgNO3溶液

生成白色沉淀

滤液含有Cl-

③

干燥白色晶体，加热使其融化，测其熔点；

熔点为122.4℃

白色晶体是苯甲酸

（4）[（2.40×10-3×122×4）/1.22]×100%；96%

【考点定位】有机实验设计与探究

（2012·福建）

25.（15分）

实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2（发生装置如右图所示）。

（1）制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是＿（填序号）

A.往烧瓶中加人MnO2粉末

B.加热

C.往烧瓶中加人浓盐酸

（2）制备反应会因盐酸浓度下降而停止。

为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：

甲方案：

与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。

乙方案：

采用酸碱中和滴定法测定。

丙方案：

与已知量CaCO3（过量）反应，称量剩余的CaCO3质量。

丁方案：

与足量Zn反应，测量生成的H2体积。

继而进行下列判断和实验：

①判定甲方案不可行，理由是。

②进行乙方案实验：

准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。

a.量取试样20.00mL，用0.1000mol·L-1NaOH标准溶液滴定，消耗22.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为mol·L-1

b.平行滴定后获得实验结果。

③判断丙方案的实验结果（填“偏大”、“偏小”或“准确”）。

［已知：

Ksp（CaCO3）=2.8×10-9、Ksp（MnCO3）=2.3×10-11

④进行丁方案实验：

装置如右图所示（夹持器具已略去）。

（i）使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将转移到中。

（ii）反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。

气体体积逐次减小的原因是＿（排除仪器和实验操作的影响因素）。

【解析】

（1）注意加药品时先加入固体MnO2，再通过分液漏斗加入浓盐酸，最后才能加热。

则依次顺序是ACB

（2）

根据反应的离子方程式：

MnO2+4H＋+2Cl－

Mn2＋+Cl2↑+2H2O，可以看出反应残余液中c（Cl－）>c（H＋），用甲方案测得的是c（Cl－），而不是（H＋）。

根据c（盐酸）×V（盐酸）＝c（氢氧化钠）×V（氢氧化钠），c（盐酸）＝c（氢氧化钠）×V（氢氧化钠）/V（盐酸）=22.00mL×0.1000mol·L－1/20.00mL=0.1100mol·L－1。

由于KSP（MnCO3）M（CaCO3），故最终剩余的固体质量增加，导致测得的c（H＋）偏小。

Zn与盐酸反应放热，因此，冷却后气体的体积将缩小。

【答案】

（1）ACB（按序写出三项）

（2）①残余清液中，n（Cl-）＞n（H+）（或其他合理答案）

②0.1100③偏小④（ⅰ）Zn粒残余清液（按序写出两项）（ⅱ）装置内气体尚未冷至室温

【考点定位】本题考查了化学实验方案基本操作、实验的设计与评价等，重在考查学生的实验能力和数据处理能力。

（2012·四川）28.（17分）甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计如下实验流程：

实验中，先用制的的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜。

反应完毕后，黑色的氧化铜转化为红色的铜。

下图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D为盛有浓硫酸的洗气瓶。

甲小组测得，反应前氧化铜的质量m1g、氧化铜反应后剩余固体的质量m2g、生成氮气在标准状况下的体积V1L。

乙小组测得，洗气前装置D的质量m3g、洗气后装置D的质量m4g、生成氨气在标准状况下的体积V2L。

请回答下列问题：

（1）写出仪器a的名称。

（2）检查A装置气密性的操作是。

（3）甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中。

实验装置

实验药品

制备原理

甲小组

A

氢氧化钙、硫酸、硫酸铵

反应的化学方程式为①。

乙小组

②

浓氨水、氢氧化钠

用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用：

③。

（4）甲小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为。

（5）乙小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值，其原因是

。

为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验。

根据实验前后该药品的质量变化及生成氨气的体积，得出了合理的实验结果。

该药品的名称是。

CaSO4+2NH3↑+H2O；②乙小组用浓氨水、氢氧化钠固体制备氨气不需加热，故选用B装置。

浓氨水中存在NH3+H2O

NH3·H2O

NH4++OH-，氢氧化钠固体溶于水，放出大量的热，使NH3的溶解度减小，NH3从氨水中析出，③同时氢氧化钠固体溶于水后发生电离，生成大量OH-，促使上述平衡向左移动，生成更多NH3，从而使NH3从氨水中析出。

（4）甲小组2NH3+3CuO

3Cu+N2+3H2O，由此可知，m1-m2为参加反应的CuO中氧的质量，物质的量为（m1-m2）/16，即NH3中H的物质的量为（m1-m2）/8。

测的N2在标准状况下体积为V1L，则N原子的物质的量为V1/22.4，则氨分子中氮、氢的原子个数之比为（V1/22.4）:

（m1-m2）/8，化简得V1/[2.8（m1-m2）]

（5）洗气前装置D前后的质量差包含未参加反应的NH3，使得氢原子的物质的量增大，比值减小。

要使没定值准确，只要找一种不吸收NH3的干燥剂即可，故可选用碱石灰。

【考点定位】本题通过NH3和氨气中N、H原子个数测定来考查化学实验基础知识，涉及到仪器的识别、气密性的检查、实验误差解释、相关计算、实验评价及设计。

（2011·大纲版）28．（15分）（注意：

在试题卷上作答无效）

现拟用下图所示装置（尾气处理部分略）来制取一氧化碳，并用以测定某铜粉样品（混有CuO粉末）中金属铜的含量。

（1）制备一氧化碳的化学方程式是；

（2）试验中，观察到反应管中发生的现象时；

尾气的主要成分是；

（3）反应完成后，正确的操作顺序为（填字母）

a.关闭漏斗开关b.熄灭酒精1c.熄灭酒精灯2

（4）若试验中称取铜粉样品5.0g，充分反应后，反应管中剩余固体的质量为4.8g，则原样品中单质铜的质量分数为；

（5）从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂，设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案；

①设计方案的主要步骤是（不必描述操作过程的细节）；

②写出有关反应的化学方程式。

【答案】

（1）HCOOH

CO↑+H2O

（2）铜粉中混合的氧化铜由黑色变成红色CO、CO2

（3）a、c、b

（4）80%

（5）开放性试题，合理得分

【解析】

（1）浓H2SO4使HCOOH脱水生成CO。

（2）CO还原CuO生成红色的Cu。

（3）为了不使生成的Cu被氧化，故需要继续通一会CO，所以先熄2处的酒精灯，为防止气体倒吸，故1处的酒精灯还需要加热，故先关闭分液漏斗。

（4）固体质量减少，即为CuO失去O原子，关系为“CuO～Cu”m

806416

m（CuO）5-4.8

得m（CuO）=1g，则样品中Cu的质量为5-1=4g，Cu的质量分数为

。

（5）将样品溶于H2SO4，其中CuO被溶解，过滤出不溶物，洗涤、干燥、称得的质量即为Cu的质量。

【考点定位】实验制备CO中实验的基本操作与现象，样品中含量的测定，实验方案的设计。

（2011·重庆）27.（15分）氯离子插层镁铝水滑石

是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为

和水蒸气，现用题27图装置进行试验确定其化学式（固定装置略去）。

（1）

热分解的化学方程式为。

（2）若只通过测定装置C、D的增重来确定

则装置的连接顺序为（按气流方向，用接口字母表示），其中C的作用是。

装置连接后，首先要进行的操作名称是。

（3）加热前先通

排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入

的作用是、等.

（4）完全分解后测得C增重3.65g、D增重9.90g，则

=.若取消冷却玻管B后进行试验，测定

值将（填“偏高”或“偏低”）

（5）上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg2Al（OH）6Cl1—2y（CO3）y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反应，现以此物为样品，用

（2）中连接的装置和试剂进行实验测定

，除测定D的增重外，至少还需测定.

（15分）【答案】

（1）2[Mg2Al（OH）6Cl·XH2O]

4MgO+Al2O3+2HCl↑+（5+2x）H2O

（2）a-e-d-b，吸收HCl气体，检验气密性

（3）将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收，防止产生倒吸（合理答案均给分）

（4）3、偏低

（5）装置C的增重及样品质量（样品质量后残余物质量或装置C的增重及样品分解后残余物质量）

管，使热的空气可以通过C、D，使结果偏低

（5）要求得x，在方程式中需知两种物质的量，所以可以是

装置C的增重及样品质量，

样品质量及其分解后残余物质量，

装置C的增重及样品分解后残余物质量，都可以解决。

【考点定位】本题考查化学实验设计与评价。

（2012·浙江）28．[14分]实验室制备苯乙酮的化学方程式为：

制备过程中还有

等副反应。

主要实验装置和步骤如下：

（I）合成：

在三颈瓶中加入20g无水AlCl3和30mL无水苯。

为避免反应液升温过快，边搅拌边慢慢滴加6mL乙酸酐和10mL无水苯的混合液，控制滴加速率，使反应液缓缓回流。

滴加完毕后加热回流1小时。

（Ⅱ）分离与提纯：

①边搅拌边慢慢滴加一定量浓盐酸与冰水混合液，分离得到有机层

②水层用苯萃取，分液

③将①②所得有机层合并，洗涤、干燥、蒸去苯，得到苯乙酮粗产品

④蒸馏粗产品得到苯乙酮。

回答下列问题：

（1）仪器a的名称：

____________；装置b的作用：

________________________________。

（2）合成过程中要求无水操作，理由是____________________________________________。

（3）若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶，可能导致_________________。

A．反应太剧烈B．液体太多搅不动C．反应变缓慢D．副产物增多

（4）分离和提纯操作②的目的是__________________。

该操作中是否可改用乙醇萃取？

_____（填“是”或“否”），原因是___________________________________。

（5）分液漏斗使用前须___________________并洗净备用。

萃取时，先后加入待萃取液和萃取剂，经振摇并________________后，将分液漏斗置于铁架台的铁卷上静置片刻，分层。

分离上下层液体时，应先________________，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。

（6）粗产品蒸馏提纯时，下来装置中温度计位置正确的是________________，可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是________________。

28．【答案】

（14分）

（1）干燥管　　吸收HCl气体

（2）防止三氯化铝与乙酸酐水解（只答三氯化铝水解或乙酸酐水解也可）

（3）AD

（4）把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失；否，乙醇与水混溶

（5）检漏，放气，打开上口玻璃塞（或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔）

（6）C　　AB

（2012·浙江）26．[14分]已知：

I2＋2

＋2I―。

相关物质的溶度积常数见下表：

物质

Cu（OH）2

Fe（OH）3

CuCl

CuI

Ksp

2.2×10－20

2.6×10－39

1.7×10－7

1.3×10－12

（1）某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2•2H2O晶体，加入调至pH＝4，使溶液中的Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀，此时溶液中的c（Fe3＋）＝____________________；

过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl2•2H2O晶体。

（2）在空气中直接加热CuCl2•2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2，原因是_______________。

（用化学方程式表示）。

由CuCl2•2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是_______。

（3）某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2•2H2O晶体的试样（不含能与I―发生反应的氧化性质杂质）的纯度，过程如下：

取0.36g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀。

用0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。

①可选用___________作滴定指示荆，滴定终点的现象是_________________。

②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为______________________________。

③该试样中CuCl2•2H2O的质量百分数为___________________________。

26．【答案】（14分）

（1）Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3

2.6×10－9mol·L-1

（2）2CuCl2·2H2O

Cu（OH）2·CuCl2+2HCl+2H2O（主要产物写成Cu（OH）2、Cu（OH）Cl、CuO均可）

在干燥的HCl气流中加热脱水

（3）①淀粉溶液

蓝色褪去，放置一定时间后不复色

②2Cu2++4I-=2CuI↓+I2

③95％

2CuCl2·2H2O

Cu（OH）2·CuCl2+2HCl+2H2O；想得到无水CuCl2的合理方法是，让CuCl2•2H2O晶体在干燥的HCl气流中加热脱水。

（3）滴定前的处理过程中将发生下列反应：

2Cu2++4I-=2CuI↓+I2，滴定过程中I2消失是滴定的终点，所以可选用淀粉溶液做指示剂，滴定终点为：

蓝色褪去，且在半分钟内不恢复颜色；从反应2Cu2++4I-=2CuI↓+I2，I2+2S2O32-＝S4O62-+2I-，可知Cu2+～S2O32－，n（Cu2+）=0.100mol/L×0.020L＝2×10－3mol，m（CuCl2·2H2O）=2×10－3mol×171g/mol=0.342g，则试样中CuCl2·2H2O的含量为95%。

【考点定位】本题考查Ksp计算、滴定和物质制备。

（2011·安徽）28．（13分）工业上从废铅酸电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与铅膏（主要成分为PbSO4）发生反应：

PbSO4（s）+CO32—（aq）

PbCO3（s）+SO42—（aq）。

某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。

（1）上述反应的平衡常数表达式：

K＝。

（2）室温时，向两份相同的样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在溶液中PbSO4转化率较大，理由是。

（3）查阅文献：

上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb（OH）2]，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。

该课题组对固体产物（不考虑PbSO4）的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：

假设一：

全部为PbCO3；

假设二：

；

假设三：

。

（4）为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。

①定性研究：

请你完成下表中内容。

实验步骤（不要求写出具体操作过程）

预期的实验现象和结论

取一定量样品充分干燥，……

②定量研究：

取26.7mg的干燥样品，加热，测的固体质量随温度的变化关系如下图。

某同学由图中信息得出结论：

假设一不成立。

你是否同意该同学的结论，并简述理由：

。

25.【答案】⑴K=c（SO42－）/c（CO32－）

⑵Na2CO3Na2CO3溶液中c（CO2－3）大

⑶全部为2PbCO3·Pb（OH）2PbCO3与2PbCO3·Pb（OH）2的混合物

⑷①

实验步骤

预期的实验现象和结论

充分加热样品分解，将产生的气体通过盛有无水硫酸铜的干燥管。

若无水硫酸铜不变蓝色，则假设一成立；

若无水硫酸铜变蓝色，则假设一不成立。

②同意若全部为PbCO3，26.7mg完全分解后，其固体质量为22.3mg（其他答案合理均可）

g·mol－1＝22.3mg＜22.4mg，若26.7mg全为Pb（OH）2分解得到的PbO:

25.8mg＞22.4mg，因此假设一不成立。

【考点定位】本题属假设型实验题，以铅蓄电池的铅回收为情境，将化学平衡、沉淀的转化、实验探究、计算等内容融合在一起，主要考查学生对化学反应原理的掌握及运用相关知识对实验提出假设和设计实验方案的能力，考查运用文字表达分析解决问题过程并做出合理解释的能力。

（2012·天津）9．（18分）信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。

某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70％Cu、25％Al、4％Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

请回答下列问题：

⑴第①步Cu与酸反应的离子方程为____________________________________；

得到滤渣1的主要成分为___________________。

⑵第②步加H2O2的作用是___________________________________________，使用H2O2的优点是________________________；调溶液pH的目的是使__________________生成沉淀。

⑶用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_____________________________。

⑷由滤渣2制取Al2（SO4）3·18H2O，探究小组设计了三种方案：

上述三种方案中，_________________方案不可行，原因是_____________________________；

从原子利用率角度考虑，___________方案更合理。

⑸探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O（Mr＝250）含量。

取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cmolL-1EDTA（H2Y2－）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。

滴定反应如下：

Cu2++H2Y2－＝CuY2－+2H+

写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω＝_____________________________；

下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是_____________。

a．未干燥锥形瓶

b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡

c．未除净可与EDTA反应的干扰离子

【答案】：

（1）Cu+2NO3-+4H+

Cu2++2NO2↑+2H2O；3Cu+2NO3-+8H+

3Cu2++2NO↑+4H2O；Au、Pt；

（2）将Fe2+氧化为Fe3+；不引入杂质，对环境无污染；Fe3+、Al3+；（3）加热脱水；（4）甲；所得产品中含有较多的Fe2（SO4）3杂质；乙；（5）

；c。

【解析】：

将金属混合物处理时，

（1）铜和浓硝酸、稀硫酸的混合酸，开始发生：

Cu+2NO3-+4H+

Cu2++2NO2↑+2H2O，最后发生：

3Cu+2NO3-+8H+

3Cu2++2NO↑+4H2O；金属混合物中只有Au和Pt不溶于硝酸，其是滤渣的主要成分；

（2）第②步加入过氧化氢的目的是将Fe2+氧化为Fe3+；过氧化氢氧化亚铁离子时生成的是铁离子和水，不引入杂质，对环境无污染；调整pH值，使溶液中的Fe3+、Al3+转化为沉淀；（3）用第③步中所得的五水硫酸铜制取无水硫酸铜的方法是加热脱水；（4）滤渣2的主要成分是氢氧化铁和氢氧化铝，以此为基础分析该探究小组设计的三种方法，其中方案甲中制得产品中一定含有较多的Fe2（SO4）3杂质；方案乙和丙中，从原子利用的角度考虑，乙方案最合理；（5）根据探究小组的方案，可知计算五水硫酸铜质量分数的表达式为：

；滴定过程中，未干燥锥形瓶，对结果无影响，排除a；滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡，造成消耗EDTA的读数偏小，测定结果偏低，排除b；未除净干扰离子，造成EDTA消耗偏多，测定结果偏高，选c。

【考点定位】此题以硫酸铜和硫酸铝的制备为载体，综合考查了离子方程式的书写、试剂的选择、实验方案的选择、计算结果的求算等知识。

（2012·全国新课标卷）28.（14分）溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：

苯

溴

溴苯

密度/g·cm-3

0.88

3.10

1.50

沸点/℃

80

59

156

水中溶解度

微溶

微溶

微溶

按下列合成步骤回答问题：

（1）在a中加入15mL无水苯和少量铁屑，在b中小心加入4.0mL液态溴，向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了气体。

继