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18.苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料,某化学小组采用如图装置以苯甲酸、甲醇为原料制取苯甲酸甲酯.有关物质的物理性质见下表所示:
苯甲酸甲醇苯甲酸甲酯
熔点/℃122.4-97-12.3
沸点/℃24964.3199.6
密度/g.cm-31.26590.7921.0888
水溶性微溶互溶不溶
Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol 甲醇,再小心加入 3mL浓硫酸,混匀后,投入几粒沸石,小心加热使反应完全,得苯甲酸甲酯粗产品.
(1)甲装置的作用是:冷凝回流;冷却水从b(填“a”或“b”)口进入.
(2)化学小组在实验中用过量的反应物甲醇,其理由是该合成反应是可逆反应,甲醇比苯甲酸价廉,且甲醇沸点低,易损失,增加甲醇投料量提高产率,提高苯甲酸的转化率.
Ⅱ.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程进行精制

(1)试剂1可以是B(填编号),作用是洗去苯甲酸甲酯中过量的酸.
A.稀硫酸                    B.碳酸钠溶液                C.乙醇
(2)操作2中,收集产品时,控制的温度应在199.6℃左右.
(3)实验制得的苯甲酸甲酯精品质量为10g,则苯甲酸的转化率为73.5%(结果保留三位有效数字).
(4)本实验制得的苯甲酸甲酯的产量低于理论产量,可能的原因是C(填编号).
A.蒸馏时从100℃开始收集产品
B.甲醇用量多了
C.制备粗品时苯甲酸被蒸出.

分析 Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
(1)有机物易挥发,B的作用是冷凝回流;根据逆流原理通入冷凝水;
(2)该合成反应是可逆反应,甲醇比苯甲酸价廉,且甲醇沸点低,易损失,增加甲醇投料量提高产率;
Ⅱ.粗产品的精制,粗产品用试剂1为碳酸钠溶液洗涤苯甲酸甲酯中过量的酸,通过分液得到有机层,蒸馏得到苯甲酸甲酯、甲醇和水,
(1)由流程图可知,操作1是洗去苯甲酸甲酯中的硫酸、苯甲酸;
(2)操作2采取蒸馏的方法,将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离,由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分;
(3)令苯甲酸的转化率为a,根据关系式C7H6O2~C8H8O2中质量定比关系列方程计算;
(4)蒸馏时从100℃开始收集产品,会收集到水分,苯甲酸甲酯的质量应偏大,甲醇用量多可以提高苯甲酸的转化率,制备粗品时苯甲酸被蒸出,苯甲酸的利用率降低.

解答 解:Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
(1)有机物易挥发,B的作用是冷凝回流;根据逆流原理通入冷凝水,应从b口通入冷凝水,
故答案为:冷凝回流;b;
(2)该合成反应是可逆反应,甲醇比苯甲酸价廉,且甲醇沸点低,易损失,增加甲醇投料量提高产率,故实验中用过量的反应物甲醇,
故答案为:该合成反应是可逆反应,甲醇比苯甲酸价廉,且甲醇沸点低,易损失,增加甲醇投料量提高产率,提高苯甲酸的转化率;
Ⅱ.粗产品的精制,
(1)由流程图可知,操作1是洗去苯甲酸甲酯中的硫酸、苯甲酸,应选择碳酸钠溶液,
故答案为:B;洗去苯甲酸甲酯中过量的酸;
(2)操作2采取蒸馏的方法,将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离,由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分,故应控制温度199.6℃,
故答案为:199.6;
(3)0.1mol苯甲酸的质量为0.1mol×122g/mol=12.2g,令苯甲酸的转化率为a,则:
C7H6O2~~~C8H8O2
122         136
12.2g×a    10g
所以,122:12.2a g=136:10g,解得a=73.5%,
故答案为:73.5%;
(4)A.蒸馏时从100℃开始收集产品,会收集到水分,苯甲酸甲酯的质量应偏大,苯甲酸甲酯的产量应大于理论产量,故A不符合;
B.甲醇用量多可以提高苯甲酸的转化率,苯甲酸甲酯的产量应增大,故B不符合;
C.制备粗品时苯甲酸被蒸出,苯甲酸的利用率降低,导致苯甲酸甲酯的产量降低,故C符合,
故答案为:C.

点评 本题考查有机物的合成,侧重对化学实验的考查,涉及对装置的理解、物质的分离提纯、对实验条件的控制、对数据的分析处理等,难度中等,需要学生基本知识的基础与灵活运用能力.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.现有下列九种物质:①盐酸 ②石墨 ③蔗糖 ④CO2 ⑤熔融NaHSO4 ⑥Ba(OH)2固体  ⑦氨水 ⑧硫酸 ⑨明矾
(1)属于电解质的有⑤⑥⑧⑨;属于非电解质的有③④;能导电的物质有①②⑤⑦.
(2)②和SiO2在高温下可发生如下反应:3C+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SiC+2CO,上述反应中还原产物是SiC;氧化剂与还原剂物质的量之比为1:2.
(3)上述九种物质中有两种物质之间可发生离子反应:H++OH-═H2O,该离子反应对应的化学方程式为Ba(OH)2+2HCl═BaCl2+2H2O
(4)⑤的电离方程式为NaHSO4═Na++HSO4-.

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9.在2L含有物质的量均为0.1mol的Ca2+、Mg2+的某溶液中,加入一定量的NaOH固体使溶液的pH=ll.有沉淀生成,过滤.已知:KSP[Ca(OH)2]=4.68×10-6;KSP[Mg(OH)2]=5.61×10-12.当离子浓度小于10-5mol•L-1认为已经除净,下列说法正确的是(  )
A.此沉淀是Mg(OH)2、Ca(OH)2的混合物
B.此沉淀只有Mg(OH)2
C.过滤后滤液中存在Ca2+、Mg2+
D.向原溶液中加入8.8 g NaOH固体,不可以使Ca2+部分转化为沉淀

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6.化工生产中常用FeS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+FeS(s)?CuS(s)+Fe2+(aq)下列有关叙述中正确的是(  )
①FeS的Ksp大于CuS的Ksp
②该反应平衡常数K=$\frac{Ksp(FeS)}{Ksp(CuS)}$
③溶液中加入少量Na2S固体后,溶液中c(Cu2+)、c(Fe2+)保持不变
④达到平衡时c(Fe2+)=c(Cu2+)
A.②③B.①③④C.①②D.②③④

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13.硝基苯是重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体,还可做有机溶剂.制备硝基苯的过程如下:
①配制混酸:组装如图反应装置.取100mL烧杯,用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混和酸,加入漏斗中,把18mL苯加入三颈烧瓶中.
②向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混和均匀.
③在50~60℃下发生反应,直至反应结束.
④除去混和酸后,粗产品依次用蒸馏水和100ml 0.1mol/L的Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品.
已知(1)+HNO3(浓)$\frac{50~60℃}{98%浓{H}_{2}S{O}_{4}}$++H2O
+HNO3(浓)$\frac{95%}{98%浓{H}_{2}S{O}_{4}}$++
(2)可能用到的有关数据如表
物质熔点/℃沸点/℃密度(20℃)/g•cm-3溶解性
苯5.5800.88微溶于水
硝基苯5.7210.91.205难溶于水
1,3二硝基苯893011.57微溶于水
浓硝酸-831.4易溶于水
浓硫酸-3381.84易溶于水
请回答下列问题:
(1)配制混酸应在烧杯中先加入浓硝酸.
(2)恒压滴液漏斗的优点是可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等,使漏斗内液体能顺利流下.
(3)实验装置中长玻璃管可用冷凝管(球形冷凝管或直行冷凝管均可)代替(填仪器名称).
(4)反应温度控制在50~60℃的原因是防止副反应发生.
(5)反应结束后产品在液体的下层(填“上”或者“下”),分离混酸和产品的操作方法为分液.
(6)实验前要配制100ml 0.1mol/L的Na2CO3溶液,需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、100ml容量瓶、胶头滴管、烧杯 用Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时,怎样验证液体已洗净?取最后一次洗涤液,向溶液中加入氯化钙,无沉淀生成,说明已洗净.
(7)为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入氯化钙除去水,然后蒸馏.

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3.水滑石材料在石油化学、塑料工业等方面均具有广泛用途,某活动小组同学进行如下实验制备某水滑石并测定其组成.
Ⅰ.水滑石的制备
(1)配制一定浓度的Mg(NO3)2与Al(NO3)3的混合溶液500mL,定容时,俯视刻度线,则所配溶液的浓度偏大(填“偏大”或“偏小”).
(2)配制c(NaOH)=1.6和c(Na2CO3)=0.8mol/L的混合溶液500mL,配制时,若用托盘天平称取NaOH固体,则需称取NaOH的质量为32.0g;该混合溶液中c(Na+)=3.2mol/L.
(3)将(1)和(2)所配溶液混合后,过滤即得水滑石,过滤时玻璃棒的作用是引流.
Ⅱ.水滑石组成的测定
(4)设上述制得的水滑石组成为MgaAlb(OH)c(CO3)d.已知:a+b+c+d=25(a、b、c、d为正整数).制得的样品含MgaAlb(OH)c(CO3)d0.1mol,用1mol/L的盐酸使其完全溶解,消耗盐酸的体积为1.8L;同时生成2.24L(标准状况)CO2,此时溶液中只含AlCl3和MgCl2两种溶质.通过计算确定该水滑石的化学式(请写出计算过程).

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10.用1-丁醇、溴化钠和较浓H2SO4混合物为原料,在实验室制备1-溴丁烷,并检验反应的部分副产物.(已知:NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑)现设计如下装置,其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出.请回答下列问题:
(1)仪器A的名称是三颈烧瓶.
(2)关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水,给A加热30分钟,制备1-溴丁烷.写出该反应的化学方程式CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O.
(3)理论上,上述反应的生成物还可能有:丁醚、1-丁烯、溴化氢等.熄灭A处酒精灯,在竖直冷凝管上方塞上塞子,打开a,利用余热继续反应直至冷却,通过B、C装置检验部分副产物.B、C中应盛放的试剂分别是硝酸银、高锰酸钾溶液或溴水.
(4)在实验过程中,发现A中液体由无色逐渐变成黑色,该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O,可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管,以免污染空气.
(5)相关有机物的数据如下:
物质熔点/0C沸点/0C
1-丁醇-89.5117.3
1-溴丁烷-112.4101.6
丁醚-95.3142.4
1-丁烯-185.3-6.5
为了进一步精制1-溴丁烷,继续进行了如下实验:待烧瓶冷却后,拔去竖直的冷凝管,塞上带温度计的橡皮塞,关闭a,打开b,接通冷凝管的冷凝水,使冷水从d(填c或d)处流入,迅速升高温度至101.6℃,收集所得馏分.
(6)若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g,蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g 1-溴丁烷,则1-溴丁烷的产率是70%.

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7.钼(Mo)是一种过渡金属元素,通常用作合金及不锈钢的添加剂,这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性,还可增强其耐高温及耐腐蚀性能.如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图,已知钼酸难溶于水.

(1)写出反应①的化学方程式:2MoS2+7O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MoO3+4SO2 .
(2)写出反应②的化学方程式:MoO3+2NH3•H2O=(NH4)2MoO4.
(3)反应①的尾气可以用碳酸钠溶液吸收.已知
化学式电离常数
H2SO3K1=1.3×10-2,K2=6.2×10-8
H2CO3K1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11
根据表中提供的数据可知,在溶液中不能大量共存的微粒是CD
A.HCO3-、HSO3-    B HCO3-、SO32-
C.HCO3-、H2SO3   D HSO3-、CO32-
向过量碳酸钠溶液中通人少量二氧化硫,写出反应的离子方程式:2CO32-+SO2+H2O=SO32-+2HCO3-.
(4)如果在实验室模拟操作1和操作2,则需要使用的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒.
(5)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2+CH4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO+2H2,CH4+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2.含甲烷体积分数为80%的10L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应,甲烷转化率为90%,用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼,理论上能生产钼的质量为41.1g(小数点后保留1位,钼的相对原子质量为96).

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8.用已知浓度的NaOH溶液滴定未知浓度盐酸时,下列操作对实验结果没有影响的是(  )
A.锥形瓶用蒸馏水洗涤后,直接盛盐酸溶液
B.中和滴定将要达到滴定终点时,眼睛注视滴定管中液面的位置变化
C.滴定管装碱液前未用标准碱液润洗
D.滴定时,锥形瓶摇动太剧烈,有少量溶液溅出

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