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.(2024·河北卷)市售的溴(纯度99%)中含有少量的Cl2和I2,某化学兴趣小组利用氧化还原反应原理,设计实验制备高纯度的溴。回答下列问题:(1)装置如图(夹持装置等略),将市售的溴滴入盛有浓CaBr2溶液的B中,水浴加热至不再有红棕色液体馏出。仪器C的名称为______________;CaBr2溶液的作用为______________________________;D中发生的主要反应的化学方程式为__________________________________。(2)将D中溶液转移至________(填仪器名称)中,边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体,继续加热将溶液蒸干得固体R。该过程中生成I2的离子方程式为__________________________________。(3)利用图示相同装置,将R和K2Cr2O7固体混合均匀放入B中,D中加入冷的蒸馏水。由A向B中滴加适量浓H2SO4,水浴加热蒸馏。然后将D中的液体分液、干燥、蒸馏,得到高纯度的溴。D中蒸馏水的作用为________和______________。(4)为保证溴的纯度,步骤(3)中K2Cr2O7固体的用量按理论所需量的eq\f(3,4)计算,若固体R质量为m克(以KBr计),则需称取________gK2Cr2O7(M=294g·mol-1)(用含m的代数式表示)。(5)本实验所用钾盐试剂均经重结晶的方法纯化。其中趁热过滤的具体操作为漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,转移溶液时用______________________________,滤液沿烧杯壁流下。答案:(1)直形冷凝管除去市售的溴中少量的Cl2Br2+K2C2O4eq\o(=,\s\up7(△))2KBr+2CO2↑(2)蒸发皿2MnOeq\o\al(-,4)+10I-+16H+eq\o(=,\s\up7(△))2Mn2++5I2+8H2O(3)液封降低温度(4)0.31m(5)玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处解析:(1)仪器C为直形冷凝管,用于冷凝蒸气。市售的溴中含有少量的Cl2,Cl2可与CaBr2发生氧化还原反应而被除去,水浴加热时,Br2、I2蒸发进入装置D中,分别与K2C2O4发生氧化还原反应:Br2+K2C2O4eq\o(=,\s\up7(△))2KBr+2CO2↑、I2+K2C2O4eq\o(=,\s\up7(△))2KI+2CO2↑。(2)将D中溶液转移至蒸发皿中,边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体(Br2),即说明KMnO4已将KI全部氧化,发生反应的离子方程式为2MnOeq\o\al(-,4)+10I-+16H+eq\o(=,\s\up7(△))2Mn2++5I2+8H2O;KBr几乎未被氧化,继续加热将溶液蒸干所得固体R的主要成分为KBr。(4)根据得失电子相等可得关系式:6KBr~6e-~K2Cr2O7,则理论上需要K2Cr2O7的物质的量为eq\f(1,6)×eq\f(m,119)mol,实际所需K2Cr2O7的质量为eq\f(1,6)×eq\f(m,119)mol×eq\f(3,4)×294g·mol-1≈0.31mg。2.(2024·新课标卷)吡咯类化合物在导电聚合物、化学传感器及药物制剂上有着广泛应用。一种合成1­(4­甲氧基苯基)­2,5­二甲基吡咯(用吡咯X表示)的反应和方法如下:实验装置如图所示,将100mmol2,5­己二酮(熔点:-5.5℃,密度:0.737g·cm-3)与100mmol4­甲氧基苯胺(熔点:57℃)放入①中,搅拌。待反应完成后,加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体。加热至65℃,至固体溶解,加入脱色剂,回流20min,趁热过滤。滤液静置至室温,冰水浴冷却,有大量白色固体析出。经过滤、洗涤、干燥得到产品。回答下列问题:(1)量取2,5­己二酮应使用的仪器为____________(填名称)。(2)仪器①用铁夹固定在③上,③的名称是________;仪器②的名称是________________。(3)“搅拌”的作用是__________________________________。(4)“加热”方式为____________。(5)使用的“脱色剂”是________。(6)“趁热过滤”的目的是______________________;用__________________洗涤白色固体。(7)若需进一步提纯产品,可采用的方法是________。答案:(1)酸式滴定管(2)铁架台球形冷凝管(3)使固液充分接触,加快反应速率(4)水浴加热(5)活性炭(6)防止产品结晶损失,提高产率50%的乙醇溶液(7)重结晶3.(2023·辽宁卷)2­噻吩乙醇(Mr=128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体,其制备方法如下:Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300mL液体A和4.60g金属钠,加热至钠熔化后,盖紧塞子,振荡至大量微小钠珠出现。Ⅱ.制噻吩钠。降温至10℃,加入25mL噻吩,反应至钠砂消失。Ⅲ.制噻吩乙醇钠。降温至-10℃,加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液,反应30min。Ⅳ.水解。恢复室温,加入70mL水,搅拌30min;加盐酸调pH至4~6,继续反应2h,分液;用水洗涤有机相,二次分液。Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4,静置,过滤,对滤液进行蒸馏,蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后,得到产品17.92g。回答下列问题:(1)步骤Ⅰ中液体A可以选择________。a.乙醇 b.水c.甲苯 d.液氨(2)噻吩沸点低于吡咯()的原因是______________________。(3)步骤Ⅱ的化学方程式为________________________________。(4)步骤Ⅲ中反应放热,为防止温度过高引发副反应,加入环氧乙烷溶液的方法是__________________________________。(5)步骤Ⅳ中用盐酸调节pH的目的是________________________________________。(6)下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是______________________________(填名称);无水MgSO4的作用为____________________。(7)产品的产率为________(用Na计算,精确至0.1%)。答案:(1)c(2)吡咯可形成分子间氢键(3)(4)用分液漏斗缓慢、分批多次滴加(5)中和水解生成的NaOH,促进水解(6)球形冷凝管、分液漏斗除水(7)70.0%解析:(1)步骤Ⅰ中利用液体A与金属钠制“钠砂”,目的是增大钠与有机物接触面积,因此钠与液体A不反应,选项中只有甲苯与钠不反应。(7)根据反应关系式及Na原子守恒得:Na~2­噻吩乙醇,开始加入4.60g金属钠,n(Na)=eq\f(4.60g,23g·mol-1)=0.2mol,理论上最终得2­噻吩乙醇0.2mol,即0.2mol×128g·mol-1=25.6g,实际上最终得到产品17.92g,则产率为eq\f(17.92g,25.6g)×100%=70.0%。4.(2022·山东高考)实验室利用FeCl2·4H2O和亚硫酰氯(SOCl2)制备无水FeCl2的装置如图所示(加热及夹持装置略)。已知SOCl2沸点为76℃,遇水极易反应生成两种酸性气体。回答下列问题:(1)实验开始先通N2。一段时间后,先加热装置________(填“a”或“b”)。装置b内发生反应的化学方程式为________________________________。装置c、d共同起到的作用是____________________。(2)现有含少量杂质的FeCl2·nH2O,为测定n值进行如下实验:实验Ⅰ:称取m1g样品,用足量稀硫酸溶解后,用cmol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+达终点时消耗VmL(滴定过程中Cr2Oeq\o\al(2-,7)转化为Cr3+,Cl-不反应)。实验Ⅱ:另取m1g样品,利用上述装置与足量SOCl2反应后,固体质量为m2g。则n=____________;下列情况会导致n测量值偏小的是________(填标号)。A.样品中含少量FeO杂质B.样品与SOCl2反应时失水不充分C.实验Ⅰ中,称重后样品发生了潮解D.滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成(3)用上述装置,根据反应TiO2+CCl4eq\o(=,\s\up7(△))TiCl4+CO2制备TiCl4。已知TiCl4与CCl4分子结构相似,与CCl4互溶,但极易水解。选择合适仪器并组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯(加热及夹持装置略),安装顺序为①⑨⑧________(填序号),先馏出的物质为________。答案:(1)aFeCl2·4H2O+4SOCl2(g)eq\o(=,\s\up7(△))FeCl2+4SO2+8HCl冷凝回流SOCl2(2)eq\f(1000(m1-m2),108cV)AB(3)⑥⑩③⑤CCl4解析:FeCl2·4H2O与SOCl2制备无水FeCl2的反应原理为SOCl2吸收FeCl2·4H2O受热失去的结晶水生成SO2和HCl,HCl可抑制FeCl2的水解,从而制得无水FeCl2。(2)滴定过程中Cr2Oeq\o\al(2-,7)将Fe2+氧化成Fe3+,自身被还原成Cr3+,反应的离子方程式为6Fe2++Cr2Oeq\o\al(2-,7)+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,则m1g样品中n(FeCl2)=6n(Cr2Oeq\o\al(2-,7))=6cV×10-3mol;m1g样品中结晶水的质量为(m1-m2)g,结晶水的物质的量为eq\f(m1-m2,18)mol,n(FeCl2)∶n(H2O)=1∶n=(6cV×10-3mol)∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m1-m2,18)mol)),解得n=eq\f(1000(m1-m2),108cV);A项,样品中含少量FeO杂质,溶于稀硫酸后生成Fe2+,导致消耗的K2Cr2O7溶液的体积V偏大,使n的测量值偏小;B项,样品与SOCl2反应时失水不充分,则m2偏大,使n的测量值偏小;C项,实验Ⅰ称重后,样品发生了潮解,Fe2+的质量不变,消耗的K2Cr2O7溶液的体积V不变,使n的测量值不变;D项,滴定达到终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成,导致读取的K2Cr2O7溶液的体积V偏小,使n的测量值偏大。(3)组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯,按由下而上、从左到右的顺序组装,安装顺序为①⑨⑧,然后连接冷凝管,蒸馏装置中应选择直形冷凝管⑥,接着连接尾接管⑩,TiCl4极易水解,为防止外界水蒸气进入,最后连接③⑤,安装顺序为①⑨⑧⑥⑩③⑤;由于TiCl4、CCl4分子结构相似,TiCl4的相对分子质量大于CCl4的,范德华力较大,其沸点高于CCl4,故先蒸出的物质为CCl4。5.(2023·北京卷)资料显示,I2可以将Cu氧化为Cu2+。某小组同学设计实验探究Cu被I2氧化的产物及铜元素的价态。已知:I2易溶于KI溶液,发生反应I2+I-Ieq\o\al(-,3)(红棕色);I2和Ieq\o\al(-,3)氧化性几乎相同。(1)将等体积的KI溶液加入到mmol铜粉和nmolI2(n>m)的固体混合物中,振荡。实验记录如下:c(KI)实验现象实验Ⅰ0.01mol·L-1极少量I2溶解,溶液为淡红色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为淡红色实验Ⅱ0.1mol·L-1部分I2溶解,溶液为红棕色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为红棕色实验Ⅲ4mol·L-1I2完全溶解,溶液为深红棕色;充分反应后,红色的铜粉完全溶解,溶液为深红棕色①初始阶段,Cu被氧化的反应速率:实验Ⅰ________(填“>”“<”或“=”)实验Ⅱ。②实验Ⅲ所得溶液中,被氧化的铜元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2+(蓝色)或[CuI2]-(无色),进行以下实验探究:步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液,加入CCl4,多次萃取、分液。步骤b.取分液后的无色水溶液,滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色,并逐渐变深。ⅰ.步骤a的目的是________________________________。ⅱ.查阅资料,2Cu2++4I-=2CuI↓+I2,[Cu(NH3)2]+(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤b的溶液中发生的变化:__________________________________________________。③结合实验Ⅲ,推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI,实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是__________________________________。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体,洗涤后得到白色沉淀,加入浓KI溶液,______________________(填实验现象),观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________________________________。(2)上述实验结果,I2仅将Cu氧化为+1价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验,证实了I2能将Cu氧化为Cu2+。装置如图所示,a、b分别是____________________________________________。(3)运用氧化还原反应规律,分析在上述实验中Cu被I2氧化的产物中价态不同的原因:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案:(1)①<②ⅰ.除去Ieq\o\al(-,3),防止干扰后续实验ⅱ.[CuI2]-+2NH3·H2O=[Cu(NH3)2]++2H2O+2I-,4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O③2Cu+I2=2CuI或2Cu+KI3=2CuI+KI白色沉淀逐渐溶解,溶液变为无色铜与碘的反应为可逆反应(或Ieq\o\al(-,3)浓度小,未能氧化全部的Cu)(2)铜、含nmolI2的4mol·L-1的KI溶液(3)铜与碘反应的体系在原电池装置中,I2将Cu氧化为Cu2+;而在实验Ⅰ、实验Ⅱ和实验Ⅲ中Cu以Cu+形式存在,这是由于在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu+可以进一步与I-结合生成CuI沉淀或[CuI2]-,Cu+浓度减小使得Cu2+氧化性增强,发生反应2Cu2++4I-=2CuI↓+I2和2Cu2++6I-=2[CuI2]-+I2解析:(1)①I2在水中溶解度很小,铜主要被Ieq\o\al(-,3)氧化,初始阶段,实验Ⅱ中I-的浓度比实验Ⅰ中I-的浓度更大,生成Ieq\o\al(-,3)的速率更快,则实验Ⅱ中Cu被氧化的速率更快。②ⅰ.实验Ⅲ所得深红棕色溶液中存在平衡I2+I-Ieq\o\al(-,3),加入CCl4,多次萃取分液可以分离出溶液中的I2,使I2+I-Ieq\o\al(-,3)的平衡不断逆向移动,最终可以除去溶液中红棕色的Ieq\o\al(-,3),防止干扰后续实验。ⅱ.结合查阅资料信息可知,实验Ⅲ所得溶液中,Cu元素以无色的[CuI2]-形式存在,加入浓氨水,发生反应:[CuI2]-+2NH3·H2O=[Cu(NH3)2]++2H2O+2I-,生成的[Cu(NH3)2]+又被氧气不断氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2+,发生反应:4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。(2)通过原电池装置证实I2可以将Cu氧化为铜离子,则铜作负极,因为碘在水中溶解度很小,由已知信息可知碘的氧化性和Ieq\o\al(-,3)几乎相同,则正极的电解质溶液可以是含nmolI2的4mol·L-1的KI溶液。1.(2024·江西省高三联合考试)席夫碱在有机合成、液晶材料、植物生长调节等多个领域有重要用途。某学习小组在实验室中探究由对甲基苯胺()与苯甲醛()在酸催化下制备对甲基苯胺缩苯甲醛席夫碱(,M=195g·mol-1),有关信息和装置如下。物质相对分子质量密度/(g·cm-3)熔点/℃沸点/℃溶解性对甲基苯胺1070.9644200微溶于水,易溶于乙醇乙醇460.78-11478溶于水苯甲醛1061.0-26179微溶于水,与乙醇互溶(1)实验步骤:①按图安装好制备装置,检验装置的气密性。向A中加入6.0g对甲基苯胺、5.0mL苯甲醛、50mL乙醇和适量乙酸。其中分水器可接收并分离生成的水。乙醇的作用为__________________________________________。②控制反应温度为50℃,加热回流至反应结束。合适的加热方式为____________。能说明反应结束的实验现象为______________________________。(2)纯化产品:①按图安装好水蒸气蒸馏装置,检验装置的气密性。将A中反应后的余液转移至D中,在C中加入适量水,进行蒸馏,将产品中的乙醇、对甲基苯胺和苯甲醛蒸出。管a的作用为______________________________;仪器b的名称为__________。②蒸馏操作结束后,需先打开活塞再停止加热的原因为____________________________。③实验后将D中固体洗涤、干燥后,进一步通过________(填操作名称)纯化后,得到纯品6.0g。本实验的产品产率为________(保留三位有效数字)。答案:(1)①作溶剂,使反应物充分混合②水浴加热分水器中水不再增加(2)①平衡压强,检验导管是否堵塞牛角管②防止D中液体倒吸入C中③重结晶65.2%解析:(2)③对甲基苯胺与苯甲醛按物质的量之比为1∶1反应,实验中加入的对甲基苯胺的物质的量为eq\f(6.0g,107g·mol-1)≈0.0561mol,苯甲醛的物质的量为eq\f(5.0mL×1.0g·cm-3,106g·mol-1)≈0.0472mol,对甲基苯胺过量,则按苯甲醛的量来计算理论上得到的对甲基苯胺缩苯甲醛席夫碱的质量为0.0472mol×195g·mol-1=9.204g,则产品的产率为eq\f(6.0g,9.204g)×100%≈65.2%。2.(2024·北京市海淀区高三期中练习)某兴趣小组为研究铁钉与CuSO4溶液的反应及反应过程中pH的变化,用已去除氧化膜的铁钉、0.25mol·L-1CuSO4溶液(pH为4.6)等试剂进行如下实验。【实验Ⅰ】【实验Ⅱ】(1)实验Ⅰ中,能证明“Fe与CuSO4发生了置换反应”的实验现象是____________________。(2)小组同学推测可能有Fe(OH)3胶体生成,依据的实验是________(填实验序号)。(3)实验Ⅱ­2中,使溶液变红的反应的离子方程式为__________________________________。(4)实验Ⅱ­3可证明红色固体的主要成分是Cu,其实验操作及现象是______________________________________________________。为进一步探究实验Ⅰ产生气体逐渐变快和pH变化的原因,小组同学补做如下实验。序号实验现象Ⅲ用稀硫酸将0.25mol·L-1Na2SO4溶液调至pH=3.8,向其中加入铁钉铁钉表面有少量气泡缓慢产生Ⅳ将0.25mol·L-1新制FeSO4溶液暴露在空气中,用pH传感器监测初始pH为4.5,后持续缓慢下降,逐渐出现棕黄色浑浊;3小时后搅拌,pH基本保持不变(5)对比实验Ⅰ和Ⅲ,可以推测Ⅰ中产生气体逐渐变快的原因是_________________________。(6)实验Ⅳ的目的是________(填字母)。a.探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与Fe2+水解有关b.探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与生成Fe(OH)3有关c.探究搅拌是否会使O2与溶液中的物质充分接触、反应而导致pH上升(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ可推测:实验Ⅰ中,搅拌后pH快速上升,主要是因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案:(1)析出红色固体,溶液蓝色变浅(2)Ⅱ­1(3)Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(4)向红色固体中加入稀HNO3,红色固体溶解,溶液变蓝(5)铁钉表面析出Cu后,形成Fe­Cu原电池(6)abc(7)搅拌后,Cu与Fe3+发生反应:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+,使Fe3+水解平衡逆向移动解析:(6)实验Ⅳ使用了新制的FeSO4溶液,可探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与Fe2+水解有关,将新制FeSO4溶液暴露在空气中,可以探究实验Ⅰ中2小时内pH下降是否与生成Fe(OH)3有关,3小时后搅拌,可探究搅拌是否会使O2与溶液中的物质充分接触、反应而导致pH上升。3.(2024·南宁市高三摸底测试)NaClO2在工业生产中常用作漂白剂、脱色剂、消毒剂、拔染剂等。实验室中可用H2O2和NaOH混合溶液吸收ClO2的方法制取NaClO2,现利用如下装置及试剂制备NaClO2晶体。已知:①NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38℃时析出的晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。②ClO2气体浓度较大时易发生爆炸。(1)仪器a的名称为____________。装置D中NaOH溶液的作用是__________________。(2)装置A中生成ClO2的化学方程式为__________________________________________。(3)关于装置C及后续操作的下列说法错误的是________(填字母)。A.装置C中H2O2作氧化剂B.为获得NaClO2晶体,可将装置C试管中的溶液在55℃蒸发浓缩结晶并趁热过滤C.用50℃左右温水洗涤所得晶体D.高温烘干过滤后所得滤渣即可得到产物(4)装置A中NaClO3需稍微过量,原因是_______________________________________________________________________。(5)实验过程中,常需要打开K1,鼓入一定量空气。该操作的目的是________________________________________。(6)Cl和O可形成另一种化合物Cl2O,中心原子为O,Cl2O的VSEPR模型是________;Cl2O键角比F2O键角________(填“大”“小”或“相等”)。(7)NaClO2纯度的测定。用“间接碘量法”测定样品(杂质与I-不发生反应)的纯度,过程如下:取样品1.810g配制成250mL溶液,从中取出25.00mL;加入足量KI固体和适量稀H2SO4,再滴加几滴淀粉溶液(已知:ClOeq\o\al(-,2)+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-),然后用cmol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,重复2次,测得消耗标准溶液的平均体积为VmL(已知:I2+2S2Oeq\o\al(2-,3)=S4Oeq\o\al(2-,6)+2I-)。样品中NaClO2的纯度为________%(用含c、V的代数式表示)。答案:(1)恒压滴液漏斗吸收过量的ClO2(2)2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓)=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O(3)AD(4)防止Na2SO3过量产生SO2气体,在装置C中被氧化生成硫酸钠,影响产品纯度(5)稀释ClO2,防止ClO2浓度过高引起爆炸(6)四面体形大(7)12.5cV解析:(3)装置C用于制备NaClO2,发生的反应为H2O2+2NaOH+2ClO2=2NaClO2+O2+2H2O,该反应中H2O2为还原剂,A错误;由已知条件①可知,为得到NaClO2晶体,需将装置C试管中的溶液在38~60℃蒸发结晶并趁热过滤,然后用38~60℃的温水洗涤,低于60℃干燥,最后得到产物,B、C正确,D错误。(6)由价层电子对互斥模型可得Cl2O中的中心原子O的价层电子对数为2+eq\f(1,2)×(6-2×1)=4,则Cl2O的VSEPR模型为四面体形;电负性F>O>Cl,所以相比F2O,Cl2O中共用电子对更偏向O,斥力更大,故Cl2O键角比F2O键角大。(7)根据方程式得到关系式ClOeq\o\al(-,2)~2I2~4S2Oeq\o\al(2-,3),则样品中NaClO2的物质的量n(NaClO2)=eq\f(1,4)×cmol·L-1×V×10-3L×10=2.5cV×10-3mol,其纯度为eq\f(2.5cV×10-3mol×90.5g·mol-1,1.810g)×100%=12.5cV%。4.(2024·广西高考适应性测试)铜(Ⅰ)配合物[Cu(CH3CN

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