【答案】 (1). H2C2O4?H++HC2O4﹣;HC2O4﹣?H++C2O42﹣ (2). HC2O4﹣的电离程度大于水解程度
﹣
(3). ad (4). 2MnO4+5H2C2O4+6H+→2Mn2++10CO2↑+8H2O (5). 反应生成的Mn2+对该反应具有催化
作用 (6). 温度对反应速率的影响 (7). KMnO4溶液过量 (8). FeC2O4【解析】 【分析】
Fe+2CO2↑
(1)常温下0.01mol/L的H2C2O4pH为2.1,KHC2O4,的pH为3.1,说明草酸是二元弱酸;
(2)HC2O4-既能够电离也能够水解,结合KHC2O4溶液显酸性分析解答;向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,根据物料守恒和电荷守恒分析判断;
(3)草酸和高锰酸钾溶液在酸性溶液中发生氧化还原反应,草酸被氧化为二氧化碳,高锰酸钾被还原为锰离子,据此书写反应的方程式并配平;反应开始时速率较慢,随后大大加快,结合影响化学反应速率的因素分析解答;
(4)两烧杯中水的温度不同,其余条件相同,结合草酸与高锰酸钾反应的方程式分析解答; (5)草酸分解能够生成CO,CO具有还原性,据此分析解答。
H2C2O4?H++HC2O4-,HC2O4-?H++C2O42-,故答案为:【详解】(1)二元弱酸分步电离,草酸的电离方程式为:H2C2O4?H++HC2O4-;HC2O4-?H++C2O42-;
(2)HC2O4-既能够电离也能够水解,KHC2O4溶液显酸性,说明HC2O4-的电离程度大于水解程度;向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性:a.碳元素在溶液中存在形式有:HC2O4-、H2C2O4、C2O42-,根b.据物料守恒有c(K+)=c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-),故a正确;由c(K+)=c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-)、c(K+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)可知,c(Na+)=c(C2O42-)-c(H2C2O4),故b错误;c.根据电荷守恒有:c(K+)+c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-),溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),故
c(K+)+c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-),故c错误;d.若恰好反应,c(K+)=c(Na+),此时溶液呈碱性,故加入的氢氧化钠的物质的量略少些,即c(K+)>c(Na+),故d正确;故答案为:HC2O4-的电离程度大于水解程度;ad;
(3)草酸和高锰酸钾溶液在酸性溶液中发生氧化还原反应,草酸被氧化为二氧化碳,高锰酸钾被还原为锰离子,反应的离子方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,反应开始时速率较慢,随后大大加快,说明生成的Mn2+对该反应具有催化作用,故答案为:2MnO4-+5H2C2O4+6H+→2Mn2++10CO2↑+8H2O;
反应生成的Mn2+对该反应具有催化作用;
(4)两烧杯中水的温度不同,其余条件完全相同,因此该实验是研究温度对反应速率的影响;草酸与高锰酸钾恰好反应时的物质的量之比为5∶2,试管中草酸与高锰酸钾物质的量之比为1∶2,高锰酸钾过量,不能完全反应,所以溶液不褪色,故答案为:温度对反应速率的影响;KMnO4溶液过量;
(5)已知草酸(H2C2O4)受热分解的化学方程式为:H2C2O4→H2O+CO↑+CO2↑,则草酸亚铁受热分解的化学方程式为FeC2O4 FeC2O4
FeO+CO↑+CO2↑,CO能够还原FeO,FeO+CO
Fe+2CO2↑.
Fe+CO2↑,所以总反应方程式为:
Fe+2CO2↑,故答案为:FeC2O4
【点睛】本题的易错点为(5),要注意分解生成的CO具有还原性,高温下能够将铁的氧化物还原为铁单质。
六、(本题共12分)
25.过氧化氢是应用广泛的“绿色”氧化剂,酸性条件下稳定,中性或弱碱性条件下易分解.填空: (1)过氧化氢的分子结构如图(Ⅱ),则过氧化氢属于__(极性/非极性)分子.过去曾经有人认为过氧化氢的分子结构也可能是(Ⅰ),选择合理实验方法证明过氧化氢的分子结构为(Ⅱ)__(选填编号). a.测定过氧化氢的沸点 b.测定过氧化氢分解时的吸收的能量 c.测定过氧化氢中H﹣O和O﹣O的键长 d.观察过氧化氢细流是否在电场中偏转
Na2O2,K2O2以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢.实验室可用稀硫酸和过氧化物在用冰冷却的条件下反应制取过氧化氢.
(2)上述过氧化物中最适合的是__,反应完毕后__(填操作名称)即可得到双氧水.
(3)若反应时没有用冰冷却,会有气体产生,写出反应的化学方程式__.用酸性高锰酸钾溶液滴定双氧水的方法可以测定双氧水的浓度.
(4)取5.00mL 双氧水样品,配制成250mL溶液.此实验过程必须用到的两种主要仪器为__(填仪器名称). (5)取25.00mL上述溶液,用0.020mol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定,看到__,到达滴定终点,消耗高锰酸钾溶液15.50mL.则原双氧水样品中含过氧化氢__ g/L.
【答案】 (1). 极性 (2). d (3). BaO2 (4). 过滤 (5). 2BaO2+2H2SO4=2BaSO4+O2↑+2H2O (6). 酸式滴定管、250mL容量瓶 (7). 溶液呈浅紫红色且半分钟内不褪色 (8). 52.7g/L
【解析】 【分析】
(1)由极性键构成的分子,若结构不对称,正负电荷中心不重叠则为极性分子;极性分子细液流在电场中会发生偏转;
(2)根据题目信息,实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用,过滤后即可制得较纯净的H2O2溶液,说明另一种产物为沉淀;
(3)BaO2与硫酸反应生成硫酸钡、氧气和水;
(4)双氧水具有强氧化性用酸式滴定管量取,配制250mL溶液需要250mL容量瓶;
(5)酸性高锰酸钾溶液为紫色,达到滴定终点时溶液呈浅紫红色且半分钟内不褪色;根据反应方程式计算25mL溶液中双氧水的物质的量,然后求出其质量,再求出1L溶液中的双氧水的质量。
【详解】(1)H2O2分子中含有氧氢极性共价键和氧氧非极性共价键,由极性键构成的分子,若结构不对称,正负电荷中心不重叠则为极性分子;极性分子细液流在电场中会发生偏转; a.分子的熔沸点与分子间作用力有关,与分子是否对称无关,故a错误;
b.过氧化氢分解时吸收的能量与氢氧键的键能有关,与分子是否对称无关,故b错误; c.图示两种结构,过氧化氢分子中的氢氧键与氧氧键键长均相同,无法鉴别,故c错误;
d.图示两种结构,猜想1为对称结构的非极性分子,猜想2为非对称结构的极性分子,极性分子细液流在电场中发生偏转,非极性分子细液流在电场中不发生偏转,观察过氧化氢细液流在电场中是否发生偏转,可确定猜测中有一种正确,故d正确; 故答案为:极性;d;
(2)实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用,过滤后即可制得较纯净的H2O2溶液,说明另一种产物为沉淀,则生成了硫酸钡沉淀,所以选用BaO2;反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀,过滤即可得到纯净的过氧化氢;
故答案为:BaO2;过滤;
(3)、若反应时没有用冰冷却,会有气体产生,则生成的氧气,即BaO2与硫酸反应生成硫酸钡、氧气和水,其反应的化学方程式为:2BaO2+2H2SO4=2BaSO4+O2↑+2H2O; 故答案为:2BaO2+2H2SO4=2BaSO4+O2↑+2H2O;
(4)双氧水具有强氧化性用酸式滴定管量取,配制250mL溶液需要250mL容量瓶,所以取5.00mL 双氧水样品,配制成250mL溶液,实验过程必须用到的两种主要仪器为酸式滴定管、250 mL容量瓶; 故答案为:酸式滴定管、250 mL容量瓶;
(5)酸性高锰酸钾溶液为紫色,达到滴定终点时双氧水完全反应,溶液变为浅紫红色且半分钟内不褪色;
﹣﹣
0.0155L=反应离子方程式是:2MnO4+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O,n(MnO4)=cV=0.020mol/L×
3.10×10﹣4mol,n(H2O2)=n(MnO4﹣)=×3.10×10﹣4mol;则25.00mL上述溶液中双氧水的质量:m(H2O2)3.10×10﹣4mol×34g/mol=2.635×10﹣2g,10﹣1g;=nM=×则250mL溶液中含有m(H2O2)= 2.635×所以1000mLm(H2O2)=2.635×10﹣1g×即1L双氧水样品溶液中双氧水的质量:氧化氢52.7g/L;
故答案为:溶液呈浅紫红色且半分钟内不褪色;52.7。
【点睛】本题考查了制备实验方案设计,考查制备原理、分子结构、氧化还原反应的产物判断及方程式的书写、物质含量的计算等,需要学生具备运用信息与基础知识分析问题、解决问题的能力。
=52.7g,则则原双氧水样品中含过
七、(本题共12分)
26.肉桂酸是香料、化妆品、医药、塑料和感光树脂等的重要原料.实验室用下列反应制取肉桂酸.
CH3COOH
药品物理常数 溶解度(25℃,g/100g水) 沸点(℃) 填空:
合成:反应装置如图所示.向三颈烧瓶中先后加入研细的无水醋酸钠、苯甲醛和乙酸酐,振荡使之混合均匀. 在150~170℃加热1小时,保持微沸状态.
苯甲醛 乙酸酐 0.3 179.6 肉桂酸 乙酸 互溶 118 遇热水水解 0.04 138.6 300
(1)空气冷凝管的作用是__.
(2)该装置的加热方法是__.加热回流要控制反应呈微沸状态,如果剧烈沸腾,会导致肉桂酸产率降低,可能的原因是______.
(3)不能用醋酸钠晶体(CH3COONa?3H2O)的原因是______.
粗品精制:将上述反应后得到的混合物趁热倒入圆底烧瓶中,进行下列操作: 反应混合物
肉桂酸晶体
(4)加饱和Na2CO3溶液除了转化醋酸,主要目的是_______.
(5)操作I是__;若所得肉桂酸晶体中仍然有杂质,欲提高纯度可以进行的操作是__(均填操作名称). (6)设计实验方案检验产品中是否含有苯甲醛_______.
【答案】 (1). 使反应物冷凝回流 (2). 空气浴(或油浴) (3). 乙酸酐蒸出,反应物减少,平衡左移 (4). 乙酸酐遇热水水解 (5). 将肉桂酸转化为肉桂酸钠,溶解于水 (6). 冷却结晶 (7). 重结晶 (8). 取样,加入银氨溶液共热,若有银镜出现,说明含有苯甲醛,或加入用新制氢氧化铜悬浊液,若出现砖红色沉淀,说明含有苯甲醛. 【解析】 【分析】
(1)根据表中各物质的沸点分析解答;
(2)根据反应条件为150~170℃,选择加热方法;根据表中各物质的沸点结合反应的方程式分析解答; (3)根据乙酸酐遇热水水解分析解答;
(4)根据肉桂酸难溶于水,而肉桂酸钠易溶于水分析解答;
(5)根据使肉桂酸从溶液中析出一般方法和物质的分离提纯的方法分析解答;
(6)检验产品中是否含有苯甲醛,可以通过加入银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液的方法检验。
【详解】(1)该反应在150~170℃的条件下进行,根据表中各物质的沸点可知,反应物在该条件下易挥发,所以空气冷凝管的作用是使反应物冷凝回流,提高反应物的利用率,故答案为:使反应物冷凝回流; (2)由于该反应的条件为150~170℃,可以用空气浴(或油浴)控制,在150~170℃时乙酸酐易挥发,如果剧烈沸腾,乙酸酐蒸出,反应物减少,平衡逆向移动,肉桂酸产率降低,故答案为:空气浴(或油浴);乙酸酐蒸出,反应物减少,平衡左移;
(3)乙酸酐遇热水易水解,所以反应中不能有水,醋酸钠晶体(CH3COONa?3H2O)参加反应会有水,使乙酸酐水解,故答案为:乙酸酐遇热水水解;
(4)根据表格数据,肉桂酸难溶于水,而肉桂酸钠易溶于水,加入饱和Na2CO3溶液可以将肉桂酸转化为肉桂酸钠,溶解于水,便于物质的分离提纯,故答案为:将肉桂酸转化为肉桂酸钠,溶解于水;
(5)根据流程图,要使肉桂酸从溶液中充分析出,要冷却结晶,故操作Ⅰ为冷却结晶,提高肉桂酸的纯度可以进行重结晶,故答案为:冷却结晶;重结晶;