[限时规范训练] 单独成册 1.POCl3是重要的化工原料,某兴趣小组准备用三氯化磷、氯气、二氧化硫制备POCl3,产物中还有一种遇水强烈水解的物质SOCl2。
已知:PCl3熔点-93.6 ℃、沸点76.1 ℃,遇水强烈水解,易与氧气反应;POCl3遇水强烈水解,能溶于PCl3, (1)仪器甲的名称是________。
(2)已知装置B制备POCl3,以上仪器接口连接的顺序为a____________d,装置B中发生反应的化学方程式为_____________________。
(3)B中反应温度控制在60~65 ℃,其原因是____________________。 (4)用佛尔哈德法测定POCl3含量:准确称取20.20 g POCl3产品,置于盛有 60.00 mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解;将水解液配成100.00 mL溶液, 取10.00 mL溶液于锥形瓶中;加入10.00 mL 3.200 mol·L-1AgNO3标准溶液, 并加入少许硝基苯用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖;加入指示剂, 用0.2000 mol·L-1KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到滴定终点时共用去10.00 mL KSCN溶液。
[已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-10,Ksp(AgSCN)=2×10-12]
①POCl3水解的化学反应方程式为______________________________。 ②滴定选用的指示剂是________(选填字母序号),滴定终点的现象为_____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。
a.FeCl2 b.NH4Fe(SO4)2 c.淀粉 d.甲基橙
③用硝基苯覆盖沉淀的目的是______________________________。 ④产品中POCl3的百分含量为________。
解析:(1)根据仪器的结构和性能可知仪器甲的名称为球形冷凝管。
(2)装置A制得的氯气中混有挥发的HCl和水蒸气,需要经过F装置内的饱和食盐水除去HCl、再利用D装置内的浓硫酸干燥,然后才可通入装置B中,装置C中制得的SO2,需要通过E中P2O5或硅胶干燥后再通入装置B中制备POCl3,则以上仪器接口连接的顺序为a→j→i→e→f→b→c→g→h→d,装置B中生成60~65 ℃
POCl3时发生反应的化学方程式为PCl3+Cl2+SO2=====POCl3+SOCl2。 (3)B中反应温度控制在60~65 ℃,其原因是:温度太低,反应速率会太慢;温度太高,PCl3、SO2会大量挥发(PCl3的沸点为76.1 ℃),从而导致产量降低。 (4)①POCl3水解生成磷酸和氯化氢,水解的反应方程式为POCl3+3H2O===H3PO4+3HCl。
②以Fe3+为指示剂,当KSCN将过量的Ag+完全沉淀时,再滴入一滴KSCN溶液与Fe3+作用,溶液变红色,所以滴定选用的指示剂是NH4Fe(SO4)2,滴定终点的现象为:当最后一滴标准KSCN溶液滴入时,溶液变为红色,且半分钟不褪去。
③硝基苯是难溶于水且密度大于水的液体,用硝基苯覆盖沉淀的目的是:使生成的沉淀与溶液隔离,避免滴定过程中SCN-与AgCl沉淀反应转化为AgSCN沉淀。 ④n(AgNO3)过量=n(KSCN)=0.2000mol·L-1×0.01 L=0.002 mol,沉淀10.00 mL溶液中的Cl-消耗的AgNO3物质的量为3.200 mol·L-1×0.01 L-0.002 mol=0.03 mol,根据Ag++Cl-===AgCl↓和Cl原子守恒,样品中n(POCl3)=0.03 mol/3×100.00 mL/10.00 mL=0.1 mol,m(POCl3)=0.1 mol×153.5 g/mol=15.35 g,产品中POCl3的百分含量为(15.35 g/20.20 g)×100%=75.99%。
60~65 ℃答案:(1)球形冷凝管 (2)jiefbcgh PCl3+Cl2+SO2=====POCl3+SOCl2 (3)温度太高,PCl3、SO2会大量挥发,导致产量降低;温度太低,反应速率会变慢 (4)①POCl3+3H2O===H3PO4+3HCl ②b 当最后一滴标准KSCN溶液滴入时,溶液变为红色,且半分钟不褪去 ③防止在滴加KSCN时将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀 ④75.99%或76%
2.(2019·高考全国卷Ⅲ)乙酰水杨酸(阿司匹林)是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下:
熔点/℃ 相对密度/(g·cm-3) 相对分子质量 水杨酸 醋酸酐 乙酰水杨酸 135~138 1.35 180 157~159 -72~-74 1.44 138 1.10 102 实验过程:在100 mL锥形瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL,充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5 mL浓硫酸后加热,维持瓶内温度在70 ℃左右,充分反应。稍冷后进行如下操作。
①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中,析出固体,过滤。 ②所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液,溶解、过滤。 ③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。 ④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g。 回答下列问题:
(1)该合成反应中应采用________加热。(填标号) A.热水浴 C.煤气灯
B.酒精灯 D.电炉
(2)下列玻璃仪器中,①中需使用的有________(填标号),不需使用的有________________(填名称)。
(3)①中需使用冷水,目的是__________________________________。 (4)②中饱和碳酸氢钠的作用是___________________________________, 以便过滤除去难溶杂质。
(5)④采用的纯化方法为________。 (6)本实验的产率是________%。
解析:(1)该反应的温度应控制在70 ℃左右,所以应采用热水浴加热,故选A。 (2)①中的操作是过滤,应选择的仪器是烧杯和漏斗,不需要使用分液漏斗和容量瓶。
(3)操作①中使用冷水的目的是降低乙酰水杨酸的溶解度,使其充分结晶析出。 (4)②中饱和NaHCO3的作用是与乙酰水杨酸反应生成乙酰水杨酸钠,乙酰水杨酸钠能溶于水,以便过滤除去其他难溶性杂质。 (5)可利用重结晶的方法来纯化得到乙酰水杨酸晶体。 (6)设生成乙酰水杨酸的质量为x。
6.9 g×180x=138=9.0 g
5.4 g
乙酰水杨酸的产率为9.0 g×100%=60%。
答案:(1)A (2)BD 分液漏斗、容量瓶 (3)充分析出乙酰水杨酸固体(结晶) (4)生成可溶的乙酰水杨酸钠 (5)重结晶 (6)60
3.(2019·广东揭阳模拟)叠氮化钠(NaN3)常用作汽车安全气囊中的药剂。实验室制取叠氮化钠的原理、实验装置及实验步骤如下: ①打开装置D导管上的旋塞,加热制取氨气。
②再加热装置A中的金属钠,使其熔化并充分反应后,再停止加热装置D并关闭旋塞。
③向装置A中b容器内充入加热介质并加热到210~220 ℃,然后通入N2O。 ④冷却,向产物中加入乙醇(降低NaN3的溶解度),减压浓缩结晶后再过滤,并用乙醚洗涤,晾干。
已知:Ⅰ.NaN3是易溶于水的白色晶体,微溶于乙醇,不溶于乙醚; Ⅱ.NaNH2熔点210 ℃,沸点400 ℃,在水溶液中易水解。 请回答下列问题:
(1)装置B中盛放的药品为________;装置C的主要作用是________。 (2)步骤①中先加热通氨气的目的是____________;步骤②氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为__________________。
步骤③中最适宜的加热方式为________(填“水浴加热”,“油浴加热”)。 (3)N2O可由NH4NO3在240~245℃分解制得(硝酸铵的熔点为169.6 ℃),则可选择的气体发生装置是(填数字序号)________。
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