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課后作業(yè)34　物質(zhì)的制備與合成 (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題包括12小題,每小題5分,共60分,每小題只有一個選項符合題目要求) 1.摩爾鹽的組成可用(NH4)2SO4FeSO46H2O表示,下列關于該物質(zhì)的敘述不正確的是(　　) A.它是由(NH4)2SO4與FeSO4組成的混合物 B.它是一種純凈物 C.它是一種復鹽 D.它是一種結晶水合物 答案A 解析摩爾鹽即(NH4)2SO4FeSO46H2O,是有固定組成的純凈物,屬于復鹽,也屬于一種結晶水合物。 2.下列關于制備硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4FeSO46H2O]的敘述不正確的是(　　) A.其操作過程可分為:①鐵屑的凈化,②硫酸亞鐵的制取,③硫酸亞鐵銨晶體的制備三個步驟 B.在鐵屑和稀硫酸反應(加熱)的過程中應適當補充水,使溶液體積基本保持不變 C.在蒸發(fā)皿中蒸發(fā)濃縮(NH4)2SO4和FeSO4混合液時,將溶液全部蒸干 D.在硫酸亞鐵銨晶體析出后,抽濾,并用少量酒精洗去晶體表面附著的水分 答案C 解析在蒸發(fā)皿中蒸發(fā)濃縮溶液時,只需小火加熱至溶液表面出現(xiàn)晶膜為止,不能將溶液全部蒸干,否則會使硫酸亞鐵銨晶體失去結晶水。 3.某研究性學習小組為了檢驗硫酸亞鐵銨晶體中含有NH4+、Fe2+、SO42-和H2O,設計了如下實驗步驟:①取少量晶體放在試管內(nèi),用酒精燈加熱,試管口有液體產(chǎn)生說明晶體中含有水;②將加熱后剩余的晶體溶解于水,加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液,有白色沉淀生成,說明晶體中含有SO42-;③濾去白色沉淀,向濾液中加入過量的濃氫氧化鈉溶液,加熱,有能使紅色石蕊試紙變藍的氣體產(chǎn)生,說明晶體中含有NH4+;④向步驟③的剩余液體中加入KSCN溶液,無明顯變化,再加入少量氯水,溶液變血紅色,說明晶體中含有亞鐵離子。其中不能達到實驗目的的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.①③④ B.①④ C.③④ D.④ 答案D 解析因為在步驟③中加入了過量濃NaOH溶液,Fe2+與OH-反應生成Fe(OH)2沉淀,故步驟④敘述不正確,也不能達到實驗目的。 4.工業(yè)上常用過量廢鐵屑與硫酸反應生產(chǎn)硫酸亞鐵,鐵屑中常含有下列雜質(zhì),其中對生產(chǎn)過程及產(chǎn)品純度影響不大的是(　　) A.油污 B.鐵銹 C.鋅 D.硫化物 答案B 解析鐵屑中含有油污會阻礙硫酸與鐵的接觸而影響反應速率;鐵屑中含有鐵銹,鐵銹溶于硫酸生成硫酸鐵后,由于生產(chǎn)中采用了過量的鐵屑,Fe+2Fe3+3Fe2+,因此,鐵屑中含有鐵銹對生產(chǎn)過程及產(chǎn)品純度影響不大;鐵屑中含有鋅,鋅與硫酸反應生成硫酸鋅影響產(chǎn)品純度;鐵屑中含有硫化物(FeS),與硫酸反應生成有毒的硫化氫氣體。 5.乙酰水楊酸(俗稱阿司匹林)是一種常見的解熱、消炎、鎮(zhèn)痛藥物,它是一種有機弱酸,其結構簡式為。當1 mol阿司匹林和足量氫氧化鈉溶液反應時最多需氫氧化鈉(　　) A.1 mol B.2 mol C.3 mol D.4 mol 答案C 解析1mol阿司匹林中有1mol羧基,可以消耗1mol氫氧化鈉;有1mol酯基,水解可生成1mol羧基、1mol酚羥基,又消耗2mol氫氧化鈉。共需氫氧化鈉3mol。 6.某種解熱鎮(zhèn)痛藥的結構簡式為 ,當它完全水解時,可得到的產(chǎn)物有(　　) A.2種 B.3種 C.4種 D.5種 答案C 解析該有機物的分子中含有三個可水解的官能團,其中兩個、一個,水解可產(chǎn)生四種分子。 7.水楊酸的結構簡式為,與水楊酸反應得到鈉鹽C7H5O3Na的是(　　) A.NaOH B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.NaCl 答案C 解析NaOH和Na2CO3既能與羧基反應又能與酚羥基反應生成C7H4O3Na2,NaCl既不能與羧基反應又不能與酚羥基反應。只有NaHCO3只與羧基反應而不能與酚羥基反應,生成的鈉鹽為,C項符合題意。 8.下列關于阿司匹林的敘述不正確的是(　　) A.是一種具有鎮(zhèn)痛、退熱等功效的藥物 B.難溶于水,溶于乙醇 C.能發(fā)生水解反應 D.能與FeCl3溶液形成深紫色配合物 答案D 解析阿司匹林的結構簡式為,不含有酚羥基,故不能與FeCl3溶液形成深紫色配合物。 9.阿司匹林的一種同分異構體的結構簡式為 ,則1 mol該有機物和足量的NaOH溶液充分反應,消耗NaOH的物質(zhì)的量為(　　) A.1 mol B.2 mol C.3 mol D.4 mol 答案B 解析酯基水解后生成的甲醇不能與NaOH反應。 10.(2018臺州教學質(zhì)評)聚合硫酸鐵(PFS)是水處理中重要的絮凝劑,以廢鐵屑為原料制備PFS的具體工藝流程如下: 廢鐵屑溶液PFS固體產(chǎn)品[Fe2(OH)n(SO4)3-n2]y 下列說法不正確的是(　　) A.步驟①,粉碎的目的是增大反應物接觸面積,提高“酸浸”反應速率 B.步驟③,可選用H2O2、Cl2、KMnO4等氧化劑將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+ C.步驟④,加稀硫酸調(diào)節(jié)pH在一定范圍內(nèi),若pH偏小,則Fe3+的水解程度太弱,若pH偏大時,則形成Fe(OH)3沉淀 D.步驟⑤,減壓蒸發(fā),有利于降低蒸發(fā)溫度防止產(chǎn)物分解 答案B 解析廢鐵屑粉碎過篩后加入酸浸,過濾得到濾液在反應釜中加入氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子,加入稀硫酸生成聚合硫酸鐵,減壓蒸發(fā)得到PFS固體產(chǎn)品。步驟①,粉碎可以增大反應物接觸面積,提高“酸浸”反應速率,故A正確;步驟③,若選用Cl2、KMnO4等氧化劑將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,產(chǎn)品中將含有氯離子錳離子等雜質(zhì),故B錯誤;步驟④,若pH偏小則Fe3+水解程度太弱,若pH偏大時則形成Fe(OH)3沉淀,因此需要加稀硫酸調(diào)節(jié)pH在一定范圍,故C正確;步驟⑤,為了防止聚合硫酸鐵分解,可以減壓蒸發(fā),有利于降低蒸發(fā)溫度,故D正確。 11.(2018浙江選考十校聯(lián)盟考試)氯酸鉀是常見的氧化劑,用于制造火藥、煙火,工業(yè)上用石灰乳氯化法制備氯酸鉀的流程如下 已知:氯化過程主要發(fā)生反應6Ca(OH)2+6Cl25CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O 下列說法不正確的是(　　) A.工業(yè)生產(chǎn)氯氣的方法是電解飽和食鹽水 B.由制備流程可知:KClO3的溶解度大于Ca(ClO3)2的溶解度 C.向熱的濾液中加入稍過量的氯化鉀,溶解后進行冷卻,有大量氯酸鉀晶體析出 D.氯化過程需要控制較高溫度,其目的是增大反應速率和減少Cl2與Ca(OH)2之間的副反應 答案B 解析工業(yè)生產(chǎn)氯氣的方法是電解飽和食鹽水,A正確;熱的氯酸鈣與氯化鉀反應生成溶解度更小的氯酸鉀,因此由制備流程可知:KClO3的溶解度小于Ca(ClO3)2的溶解度,B錯誤;由于KClO3的溶解度小于Ca(ClO3)2的溶解度,所以向熱的濾液中加入稍過量的氯化鉀,溶解后進行冷卻,有大量氯酸鉀晶體析出,C正確;氯化過程需要控制較高溫度,其目的是增大反應速率和減少Cl2與Ca(OH)2之間的副反應,D正確。 12.某學習小組擬利用如圖裝置制備氮化鈣(化學式為Ca3N2,極易與H2O反應)。下列說法正確的是(　　) A.打開活塞K通入N2,試管A內(nèi)有氣泡產(chǎn)生,說明裝置氣密性良好 B.U形管中盛放的干燥劑既可以是堿石灰,也可以是濃硫酸 C.將產(chǎn)物Ca3N2放入鹽酸中,只能得到一種鹽 D.反應結束后,先熄滅酒精燈,待反應管冷卻至室溫后再關閉活塞K 答案D 解析若通入N2的氣流較大,即使裝置氣密性不好,也能在試管A內(nèi)產(chǎn)生氣泡,A項錯誤;U形管中不能盛放液體干燥劑,B項錯誤;將Ca3N2放入鹽酸中可得到兩種鹽:CaCl2和NH4Cl,C項錯誤;如果先關閉活塞K,再熄滅酒精燈,有可能引起倒吸,D項正確。 二、非選擇題(本題包括3小題,共40分) 13.(12分)硫酸亞鐵銨的化學式為(NH4)2SO4FeSO46H2O,又名摩爾鹽,是分析化學中常用的還原劑。某化學研究小組設計如下實驗來制備摩爾鹽并測定硫酸亞鐵銨的純度。 步驟一:鐵屑的處理與稱量。在盛有適量鐵屑的錐形瓶中加入Na2CO3溶液,加熱,過濾、洗滌、干燥、稱量,質(zhì)量記為m1。 步驟二:FeSO4的制備。將上述鐵屑加入到一定量的稀硫酸中,充分反應后過濾并用少量熱水洗滌錐形瓶和濾紙。濾液及洗滌液完全轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中。濾渣干燥后稱重,質(zhì)量記為m2。 步驟三:硫酸亞鐵銨的制備。準確稱取所需質(zhì)量的(NH4)2SO4加入“步驟二”中的蒸發(fā)皿中,緩緩加熱一段時間后停止,冷卻,待硫酸亞鐵銨結晶后過濾。晶體用無水乙醇洗滌并自然干燥,稱量所得晶體質(zhì)量。 回答下列問題: (1)步驟三中稱取的(NH4)2SO4質(zhì)量為　　　　　。 (2)①鐵屑用Na2CO3溶液處理的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。制備FeSO4溶液時,用右圖裝置趁熱過濾,原因是　 　。 ②將(NH4)2SO4與FeSO4混合后加熱、濃縮,停止加熱的時機是 　。 答案(1)m1-m256132　(2)①除去鐵屑表面的油污　加快過濾速度,防止FeSO4被氧化;趁熱過濾防止FeSO4從溶液中析出　②濃縮至液體表面出現(xiàn)晶膜 解析(1)步驟二中的鐵是過量的,目的是防止生成的Fe2+被氧化,所以m2是過量的鐵粉的質(zhì)量,參加反應的鐵的質(zhì)量為m1-m2,根據(jù)關系式:Fe~FeSO4~(NH4)2SO4~(NH4)2SO4FeSO46H2O,可知(NH4)2SO4的物質(zhì)的量等于參加反應鐵的物質(zhì)的量,得到m[(NH4)2SO4]=m1-m256132。(2)用鐵屑制取硫酸亞鐵之前要除去表面的油污,制得的硫酸亞鐵既要防止被氧化又要防止結晶,因此要趁熱減壓過濾,而制取硫酸亞鐵銨時為了使其充分結晶,應冷卻后過濾。 14.(10分)阿司匹林(乙酰水楊酸)是由水楊酸和乙酸酐合成的: +(CH3CO)2O 　(水楊酸)　　　(乙酸酐)　　　　(阿司匹林) +CH3COOH 在生成乙酰水楊酸的同時,水楊酸分子間也能發(fā)生聚合反應,生成少量聚合物(副產(chǎn)物)。合成乙酰水楊酸的實驗步驟如下: ①向150 mL干燥錐形瓶中加入2.0 g水楊酸、5 mL乙酸酐(密度1.08 gmL-1)和5滴濃硫酸,振蕩,待其溶解后,控制溫度在85~90 ℃條件下反應5~10 min。然后冷卻,即有乙酰水楊酸晶體析出。 ②減壓過濾,用濾液淋洗錐形瓶,直至所有晶體被收集到布氏漏斗中。抽濾時用少量冷水洗滌晶體幾次,繼續(xù)抽濾,盡量將溶劑抽干。然后將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至表面皿上,在空氣中風干。 ③將粗產(chǎn)品置于100 mL燒杯中,攪拌并緩慢加入25 mL飽和碳酸氫鈉溶液,加完后繼續(xù)攪拌2~3分鐘,直到?jīng)]有二氧化碳氣體產(chǎn)生為止。過濾,用5~10 mL蒸餾水洗滌沉淀,合并濾液于燒杯中,不斷攪拌,慢慢加入15 mL 4 molL-1鹽酸,將燒杯置于冷水中冷卻,即有晶體析出。抽濾,用冷水洗滌晶體1~2次,再抽干水分,即得產(chǎn)品(純凈物)1.9 g。 請回答下列問題: (1)第①步中,要控制反應溫度在85~90 ℃,應采用　　　　加熱方法。用這種加熱方法需要的玻璃儀器有　　　　　　　　　　。 (2)在第②步中,用冷水洗滌晶體,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)第③步中,加入碳酸氫鈉的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;加入鹽酸的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)如何檢驗產(chǎn)品中是否混有水楊酸? 　。 (5)試計算本次合成阿司匹林的產(chǎn)率為　　　　(保留兩位有效數(shù)字)。 答案(1)水浴　酒精燈、燒杯、溫度計 (2)洗滌晶體表面附著的雜質(zhì)、減少阿司匹林因溶解而引起的損耗 (3)使阿司匹林轉(zhuǎn)化為可溶性鹽,而與不溶性的物質(zhì)相互分離　將阿司匹林的可溶性鹽重新轉(zhuǎn)化為阿司匹林 (4)向水中加入少量產(chǎn)品,然后滴加FeCl3溶液,若有紫色出現(xiàn),產(chǎn)品中有水楊酸;若無紫色出現(xiàn),說明產(chǎn)品中不含水楊酸(答案合理即可)　(5)73% 解析本題考查阿司匹林的合成實驗。(1)水浴加熱可以控制溫度,需要的玻璃儀器有酒精燈、燒杯、溫度計等;(2)洗滌晶體,除去表面的雜質(zhì),用冷水的目的是減小阿司匹林的溶解;(3)將阿司匹林轉(zhuǎn)化為鈉鹽,鈉鹽溶于水,通過過濾而分離雜質(zhì);加入鹽酸的目的是將鈉鹽酸化,重新轉(zhuǎn)化為阿司匹林;(4)水楊酸含有酚羥基,通過FeCl3溶液的顯色反應可以檢驗;(5)由2.0g水楊酸、5mL乙酸酐可以得出,乙酸酐過量,所以以水楊酸來計算,算出2.0g水楊酸能夠產(chǎn)生阿司匹林的質(zhì)量: 水楊酸~阿司匹林 138　　　180 2.0　　　m　m=2.6g, 所以阿司匹林的產(chǎn)率為1.92.6100%=73%。 15.(18分)實驗室向40 mL硫酸亞鐵溶液(濃度約為4.0 molL-1)中加入過量硫酸銨來制取摩爾鹽[(NH4)2SO4FeSO46H2O],其流程如下: 過量硫酸銨硫酸亞 鐵溶液蒸發(fā) 濃縮冷卻 結晶洗滌、吸 干、稱重計算 產(chǎn)率 請回答下列問題: (1)摩爾鹽的溶解度隨溫度變化并不大,采用冷卻結晶回收率不高,有人建議直接采用蒸發(fā)結晶,你認為是否合理?　　　　　,并給出你的理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)若降溫過程中未見摩爾鹽晶體析出,可以　　　　　　　　　　　　　　促使結晶出現(xiàn)。 (3)下圖所示為減壓過濾裝置,回答有關問題。 ①寫出圖中A、B、C三種儀器的名稱: A　　　　　;B　　　　　;C　　　　　。 ②該裝置圖有幾處錯誤,請指出。 　; 　(寫出兩處即可)。 (4)過濾是一種常見的物質(zhì)分離方法,下列實驗方法也可用于物質(zhì)分離的是　　　　　。 a.分液　　b.蒸餾　　c.鹽析 d.滴定　　e.洗氣　　f.紙層析 (5)另取等量硫酸亞鐵溶液和1 molL-1的酸性高錳酸鉀溶液進行滴定: ①滴定終點的現(xiàn)象為 　, 滴定原理為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用離子方程式表示)。 ②滴定過程中可能用到下列哪些儀器?　　　　　。 (6)滴定至終點耗用酸性高錳酸鉀溶液40 mL。若實驗最后得到摩爾鹽晶體是58.8 g,則本次實驗的產(chǎn)率為　　　　。 答案(1)不合理 若蒸發(fā)結晶,會有硫酸銨雜質(zhì);會失去部分或全部結晶水;Fe2+易被氧化 (2)用玻璃棒小心摩擦燒杯內(nèi)壁(或向其中投入晶種) (3)①布氏漏斗　吸濾瓶　安全瓶 ②布氏漏斗頸口斜面應與吸濾瓶的支管口相對;安全瓶的長管和短管連接順序錯誤 (4)a、b、c、e、f (5)①最后一滴酸性高錳酸鉀溶液顏色不褪去(或溶液變紅半分鐘內(nèi)不褪色) 5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O ②A、B (6)75% 解析(1)因為加入過量(NH4)2SO4,若采用蒸發(fā)結晶,會有(NH4)2SO4雜質(zhì),且在蒸發(fā)加熱過程中,會使晶體失去結晶水。 (2)在過飽和溶液中加晶種或用玻璃棒摩擦燒杯壁能促使結晶。 (3)圖中A為布氏漏斗,B為吸濾瓶,C為安全瓶。在減壓過濾時,布氏漏斗頸口斜面應與吸濾瓶的支管口相對,安全瓶中的導管應左短右長。 (4)所給方法中,只有滴定不能用于物質(zhì)的分離。 (5)用酸性KMnO4溶液滴定FeSO4,不用其他指示劑,待KMnO4溶液不褪色即為終點,酸性KMnO4溶液應用酸式滴定管盛放,故所用儀器為A、B。 (6)根據(jù)滴定反應方程式:5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O可知,40mL1molL-1的酸性KMnO4溶液應與78.4g摩爾鹽反應,而實驗中只得到58.8g,故本次實驗產(chǎn)率為58.8g78.4g100%=75%。