Question

【題目】芳香化合物在催化劑催化下與鹵代烴發(fā)生取代反應(yīng)稱為Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)。某科研小組以苯和氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]為反應(yīng)物，無(wú)水AlCl3為催化劑條件下制備叔丁基苯()。
反應(yīng)如下:+ClC(CH3)3+HCl

已知下列信息:

物質(zhì)	相對(duì)分子質(zhì)量	密度	熔點(diǎn)	沸點(diǎn)	溶解性
AlCl3	——	——	190℃	180℃	遇水極易潮解并產(chǎn)生白色煙霧，微溶于苯
苯	78	0.88g/cm3	——	80.1℃	難溶于水，易溶于乙醇
氯代叔丁烷	92.5	1.84 g/cm3	——	51.6℃	難溶于水，可溶于苯
叔丁基苯	134	0.87 g/cm3	——	169℃	難溶于水，易溶于苯

I、如下圖是實(shí)驗(yàn)室制備無(wú)水AlCl3的實(shí)驗(yàn)裝置:

(1)E裝置中的儀器名稱是_______________。

(2)寫出B裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:________________________。

(3)選擇合適的裝置制備無(wú)水AlCl3正確的連接順序?yàn)?_____________ (寫導(dǎo)管口標(biāo)號(hào))。

(4)下列操作正確的是________。

甲:先加熱硬質(zhì)玻璃管再加熱圓底燒瓶

乙:先加熱圓底燒瓶再加熱硬質(zhì)玻璃管

(5)E裝置的作用是:_______________________。

II、實(shí)驗(yàn)室制取叔丁基苯裝置如圖:

在三頸燒瓶中加入50mL的苯和適量的無(wú)水AlCl3，由恒壓漏斗滴加氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]10mL，一定溫度下反應(yīng)一段時(shí)間后，將反應(yīng)后的混合物洗滌分離，在所得產(chǎn)物中加入少量無(wú)水MgSO4固體，靜置，過(guò)濾，蒸餾得叔丁基苯20g。

(6)使用恒壓漏斗的優(yōu)點(diǎn)是____________________；加無(wú)水MgSO4固體的作用是___________。

(7)上述反應(yīng)后混合物的洗滌所用的試劑有如下三種，正確的順序是_____________。

①5%Na2CO3溶液 ②稀鹽酸 ③H2O

(8)叔丁基苯的產(chǎn)率為______。(保留3位有效數(shù)字)

【答案】 干燥管 MnO2+4H++2C1-=Mn2++Cl2↑+2H2O d、e、f、g、h、i、j、c 乙 防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入，還吸收多余的氯氣 使液體順利滴下 干燥 ②①③ 75.0%

【解析】I.(1). E裝置中的儀器名稱是干燥管，故答案為：干燥管；

(2). 在B裝置中，濃鹽酸和MnO2反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為：MnO2+4H++2Cl=Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案為：MnO2+4H++2Cl=Mn2++Cl2↑+2H2O；

(3). B裝置產(chǎn)生的氯氣中混有氯化氫和水蒸氣雜質(zhì)，用D裝置除去HCl 雜質(zhì)，C裝置除去水蒸氣雜質(zhì)，由于氯化鋁易升華，產(chǎn)生的氯化鋁顆粒易堵塞導(dǎo)氣管，所以得到純凈的氯氣后在F裝置中和鋁反應(yīng)制取氯化鋁而不用A裝置，根據(jù)信息可知氯化鋁遇水極易潮解并產(chǎn)生白色煙霧，所以最后必須用E裝置吸收多余的氯氣并可以防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入F裝置中，因此制備無(wú)水氯化鋁正確的連接順序?yàn)?/span>d、e、f、g、h、i、j、c，故答案為：d、e、f、g、h、i、j、c；

(4). 制備無(wú)水氯化鋁時(shí)，應(yīng)先加熱圓底燒瓶產(chǎn)生氯氣，將裝置中的空氣排盡，以防止鋁粉被空氣中的氧氣氧化，故答案為：乙；

(5). 由上述分析可知，用E裝置可以吸收多余的氯氣并能防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入F裝置中使氯化鋁潮解，故答案為：防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入，還吸收多余的氯氣；

II. (6). 使用恒壓漏斗可以平衡漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)，使液體順利滴下，在洗滌后所得產(chǎn)物中加入少量無(wú)水MgSO4固體，目的是吸收產(chǎn)品中少量的水分，起到干燥的作用，故答案為：使液體順利滴下；干燥；

(7). 稀鹽酸洗滌可以除去氯化鋁雜質(zhì)，再用5%Na2CO3溶液除去過(guò)量的鹽酸，最后用水洗滌除去剩余的5%Na2CO3，故答案為：②①③；

(8).加入苯的物質(zhì)的量為50mL×0.88g/mL÷78g/mol=0.56mol，氯代叔丁烷的物質(zhì)的量為10mL×1.84g/mL÷92.5g/mol=0.199mol，由反應(yīng)方程式+ClC(CH3)3+HCl可知，加入的苯過(guò)量，則理論上生成叔丁基苯的質(zhì)量為：0.199mol×134g/mol=26.66g，叔丁基苯的產(chǎn)率為：×100%=75.0%，故答案為：75.0%。

【題型】實(shí)驗(yàn)題
【結(jié)束】
9

【題目】一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料數(shù)量可觀，廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在；鈷以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在鋁箔的單面或雙面：鋰混雜于其中。(已知Co2O3的氧化性>Cl2的氧化性)從廢料中回收氧化鈷(CoO)的工藝流程如下：

已知：①CoCO3的溶度積為：Ksp=1.0×10-13；

②溶液中離子濃度小于1.0×10-5mol/L時(shí)認(rèn)為該離子沉淀完全。

(1)“堿溶”前通常將廢料粉碎，其目的是____________。

(2)過(guò)程I中采用NaOH溶液溶出廢料中的A1，反應(yīng)的離子方程式為_________________。

(3)過(guò)程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出鈷。則浸出含鉆物質(zhì)的反應(yīng)化學(xué)方程式為 (產(chǎn)物中只有一種酸根) _______________________________________。在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，也可用鹽酸浸出鈷，但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸，請(qǐng)分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因______________________________________。

(4)過(guò)程III得到鋰鋁渣的主要成分是LiF和AI(OH)3，碳酸鈉溶液在產(chǎn)生 Al(OH)3時(shí)起重要作用，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式__________________________________。

(5)將2.0×10-4 mol/LCoSO4與2.2×10-4mol/L的Na2CO3等體積混合，此時(shí)溶液中的Co2+的濃度為__________，Co2+是否沉淀完全? __________(填“是”或“否”)。

(6)CoO溶于鹽酸可得粉紅色的CoCl2溶液。CoCl2含結(jié)晶水?dāng)?shù)目不同而呈現(xiàn)不同顏色，利用藍(lán)色的無(wú)水CoCl2吸水變色這一性質(zhì)可制成變色水泥和顯隱墨水。如圖是粉紅色的CoCl2·6H2O晶體受熱分解時(shí)，剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線，物質(zhì)B的化學(xué)式是____________________。

Answer 1

【答案】 略 略 略 略 略 略 略 略

【解析】(1). “堿溶”前通常將廢料粉碎，可以增大固體反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，故答案為：增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率；

(2). NaOH溶液和Al反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，離子方程式為：2A1+2OH－+2H2O=2A1O2－+3H2↑，故答案為：2A1+2OH－+2H2O=2A1O2－+3H2↑；

(3). 廢料中鈷以Co2O3·CoO的形式存在，鈷的化合價(jià)為+2價(jià)和+3價(jià)，由流程圖可知，加入Na2S2O3溶液后，鈷全部變?yōu)?/span>+2價(jià)，說(shuō)明Co3+氧化S2O32－，還原產(chǎn)物為Co2+，由產(chǎn)物中只有一種酸根離子可知氧化產(chǎn)物為SO42－，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，浸出含鈷物質(zhì)的反應(yīng)化學(xué)方程式為：4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O，由題中信息可知，Co2O3的氧化性>Cl2的氧化性，則Co2O3·CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl2，污染環(huán)境，所以實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸浸出含鈷物質(zhì)，故答案為：4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O；Co2O3·CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl2，污染環(huán)境；

(4). 在過(guò)程III中加入碳酸鈉溶液，碳酸根離子和鋁離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，離子方程式為：2A13++3CO32－+3H2O=2A1(OH)3↓+3CO2↑，故答案為：2A13++3CO32－+3H2O=2A1(OH)3↓+3CO2↑；

(5). 將2.0×10-4mol/LCoSO4與2.2×10-4mol/L的Na2CO3等體積混合，Co2＋與CO32－反應(yīng)生成CoCO3，離子方程式為：Co2＋+ CO32－= CoCO3，由離子方程式可知，反應(yīng)后的溶液中c(CO32－)=( 2.2×10-4－2.0×10-4)mol/L÷2=1×10－5mol/L，則反應(yīng)后的溶液中c(Co2＋)==1.0×10-8mol/L，c(Co2＋)＜1.0×10-5mol/L，所以Co2＋沉淀完全，故答案為：1.0×10-8mol/L；是；

(6). 據(jù)圖可知，n(CoCl2)=65×10-3g÷130g/mol=5×10-4mol，B中含有水的物質(zhì)的量為n(H2O)=(74－65)×10-3g÷18g/mol=5×10-4mol，則n(CoCl2): n(H2O)=1:1，則物質(zhì)B為CoCl2·H2O，故答案為：CoCl2·H2O。