1、1课后作业 34 物质的制备与合成(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包括 12 小题,每小题 5 分,共 60 分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.摩尔盐的组成可用(NH 4)2SO4FeSO46H2O 表示,下列关于该物质的叙述不正确的是( )A.它是由(NH 4)2SO4与 FeSO4组成的混合物B.它是一种纯净物C.它是一种复盐D.它是一种结晶水合物答案 A解析摩尔盐即(NH 4)2SO4FeSO46H2O,是有固定组成的纯净物,属于复盐,也属于一种结晶水合物。2.下列关于制备硫酸亚铁铵(NH 4)2SO4FeSO46H2O的叙述不正确的是( )A.其操作过程可分
2、为:铁屑的净化,硫酸亚铁的制取,硫酸亚铁铵晶体的制备三个步骤B.在铁屑和稀硫酸反应(加热)的过程中应适当补充水,使溶液体积基本保持不变C.在蒸发皿中蒸发浓缩(NH 4)2SO4和 FeSO4混合液时,将溶液全部蒸干D.在硫酸亚铁铵晶体析出后,抽滤,并用少量酒精洗去晶体表面附着的水分答案 C解析在蒸发皿中蒸发浓缩溶液时,只需小火加热至溶液表面出现晶膜为止,不能将溶液全部蒸干,否则会使硫酸亚铁铵晶体失去结晶水。3.某研究性学习小组为了检验硫酸亚铁铵晶体中含有 N 、Fe 2+、S 和 H2O,设计了如下实验步H+4 O2-4骤:取少量晶体放在试管内,用酒精灯加热,试管口有液体产生说明晶体中含有水;
3、将加热后剩余的晶体溶解于水,加入盐酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成,说明晶体中含有 S ;滤去白O2-4色沉淀,向滤液中加入过量的浓氢氧化钠溶液,加热,有能使红色石蕊试纸变蓝的气体产生,说明晶体中含有 N ;向步骤的剩余液体中加入 KSCN 溶液,无明显变化,再加入少量氯水,溶液变血红H+4色,说明晶体中含有亚铁离子。其中不能达到实验目的的是( )A. B. C. D.答案 D解析因为在步骤中加入了过量浓 NaOH 溶液,Fe 2+与 OH-反应生成 Fe(OH)2沉淀,故步骤叙述不正确,也不能达到实验目的。4.工业上常用过量废铁屑与硫酸反应生产硫酸亚铁,铁屑中常含有下列杂质,其中对生产过程
4、及产品纯度影响不大的是( )A.油污 B.铁锈 C.锌 D.硫化物答案 B解析铁屑中含有油污会阻碍硫酸与铁的接触而影响反应速率;铁屑中含有铁锈,铁锈溶于硫酸生成硫酸铁后,由于生产中采用了过量的铁屑,Fe+2Fe 3+ 3Fe2+,因此,铁屑中含有铁锈对生产过程及产品纯度影响不大;铁屑中含有锌,锌与硫酸反应生成硫酸锌影响产品纯度;铁屑中含有硫化物(FeS),与硫酸反应生成有毒的硫化氢气体。25.乙酰水杨酸(俗称阿司匹林)是一种常见的解热、消炎、镇痛药物,它是一种有机弱酸,其结构简式为 。当 1 mol 阿司匹林和足量氢氧化钠溶液反应时最多需氢氧化钠 ( )A.1 mol B.2 mol C.3
5、mol D.4 mol答案 C解析 1mol 阿司匹林中有 1mol 羧基,可以消耗 1mol 氢氧化钠;有 1mol 酯基,水解可生成 1mol 羧基、1mol 酚羟基,又消耗 2mol 氢氧化钠。共需氢氧化钠 3mol。6.某种解热镇痛药的结构简式为,当它完全水解时,可得到的产物有 ( )A.2 种 B.3 种 C.4 种 D.5 种答案 C解析该有机物的分子中含有三个可水解的官能团,其中两个 、一个 ,水解可产生四种分子。7.水杨酸的结构简式为 ,与水杨酸反应得到钠盐 C7H5O3Na 的是( )A.NaOH B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.NaCl答案 C解析 NaOH 和 N
6、a2CO3既能与羧基反应又能与酚羟基反应生成 C7H4O3Na2,NaCl 既不能与羧基反应又不能与酚羟基反应。只有 NaHCO3只与羧基反应而不能与酚羟基反应,生成的钠盐为 ,C项符合题意。8.下列关于阿司匹林的叙述不正确的是( )A.是一种具有镇痛、退热等功效的药物B.难溶于水,溶于乙醇C.能发生水解反应D.能与 FeCl3溶液形成深紫色配合物答案 D解析阿司匹林的结构简式为 ,不含有酚羟基 ,故不能与 FeCl3溶液形成深紫色配合物。9.阿司匹林的一种同分异构体的结构简式为,则 1 mol 该有机物和足量的 NaOH 溶液充分反应,消耗 NaOH 的物质的量为( )3A.1 mol B.
7、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与 NaOH 反应。10.(2018台州教学质评)聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂,以废铁屑为原料制备 PFS 的具体工艺流程如下:废铁屑 溶液 PFS 固体产品Fe 2(OH)n(SO4 y)3-n2下列说法不正确的是( )A.步骤,粉碎的目的是增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率B.步骤,可选用 H2O2、Cl 2、KMnO 4等氧化剂将 Fe2+转化为 Fe3+C.步骤,加稀硫酸调节 pH 在一定范围内,若 pH 偏小,则 Fe3+的水解程度太弱,若 pH 偏大时,则形成Fe(OH)3沉淀D.步骤
8、,减压蒸发,有利于降低蒸发温度防止产物分解答案 B解析废铁屑粉碎过筛后加入酸浸,过滤得到滤液在反应釜中加入氧化剂将亚铁离子氧化为铁离子,加入稀硫酸生成聚合硫酸铁,减压蒸发得到 PFS 固体产品。步骤,粉碎可以增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率,故 A 正确;步骤,若选用 Cl2、KMnO 4等氧化剂将 Fe2+转化为 Fe3+,产品中将含有氯离子锰离子等杂质,故 B 错误;步骤,若 pH 偏小则 Fe3+水解程度太弱,若 pH 偏大时则形成Fe(OH)3沉淀,因此需要加稀硫酸调节 pH 在一定范围,故 C 正确;步骤,为了防止聚合硫酸铁分解,可以减压蒸发,有利于降低蒸发温度,故 D 正确
9、。11.(2018浙江选考十校联盟考试)氯酸钾是常见的氧化剂,用于制造火药、烟火,工业上用石灰乳氯化法制备氯酸钾的流程如下已知:氯化过程主要发生反应 6Ca(OH)2+6Cl2 5CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O下列说法不正确的是( )A.工业生产氯气的方法是电解饱和食盐水B.由制备流程可知:KClO 3的溶解度大于 Ca(ClO3)2的溶解度C.向热的滤液中加入稍过量的氯化钾,溶解后进行冷却,有大量氯酸钾晶体析出D.氯化过程需要控制较高温度,其目的是增大反应速率和减少 Cl2与 Ca(OH)2之间的副反应答案 B解析工业生产氯气的方法是电解饱和食盐水,A 正确;热的氯酸钙与氯化钾反应
10、生成溶解度更小的氯酸钾,因此由制备流程可知:KClO 3的溶解度小于 Ca(ClO3)2的溶解度,B 错误;由于 KClO3的溶解度小于 Ca(ClO3)2的溶解度,所以向热的滤液中加入稍过量的氯化钾,溶解后进行冷却,有大量氯酸钾晶体析出,C 正确;氯化过程需要控制较高温度,其目的是增大反应速率和减少 Cl2与 Ca(OH)2之间的副反应,D 正确。12.某学习小组拟利用如图装置制备氮化钙(化学式为 Ca3N2,极易与 H2O 反应)。下列说法正确的是( )4A.打开活塞 K 通入 N2,试管 A 内有气泡产生,说明装置气密性良好B.U 形管中盛放的干燥剂既可以是碱石灰,也可以是浓硫酸C.将产
11、物 Ca3N2放入盐酸中,只能得到一种盐D.反应结束后,先熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温后再关闭活塞 K答案 D解析若通入 N2的气流较大,即使装置气密性不好,也能在试管 A 内产生气泡,A 项错误;U 形管中不能盛放液体干燥剂,B 项错误;将 Ca3N2放入盐酸中可得到两种盐:CaCl 2和 NH4Cl,C 项错误;如果先关闭活塞 K,再熄灭酒精灯,有可能引起倒吸,D 项正确。二、非选择题(本题包括 3 小题,共 40 分)13.(12 分)硫酸亚铁铵的化学式为(NH 4)2SO4FeSO46H2O,又名摩尔盐,是分析化学中常用的还原剂。某化学研究小组设计如下实验来制备摩尔盐并测定硫酸亚铁铵
12、的纯度。步骤一:铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入 Na2CO3溶液,加热,过滤、洗涤、干燥、称量,质量记为 m1。步骤二:FeSO 4的制备。将上述铁屑加入到一定量的稀硫酸中,充分反应后过滤并用少量热水洗涤锥形瓶和滤纸。滤液及洗涤液完全转移至蒸发皿中。滤渣干燥后称重,质量记为 m2。步骤三:硫酸亚铁铵的制备。准确称取所需质量的(NH 4)2SO4加入“步骤二”中的蒸发皿中,缓缓加热一段时间后停止,冷却,待硫酸亚铁铵结晶后过滤。晶体用无水乙醇洗涤并自然干燥,称量所得晶体质量。回答下列问题:(1)步骤三中称取的(NH 4)2SO4质量为 。 (2)铁屑用 Na2CO3溶液处理的目的是
13、 。制备 FeSO4溶液时,用右图装置趁热过滤,原因是 。 将(NH 4)2SO4与 FeSO4混合后加热、浓缩,停止加热的时机是 。 答案(1) 132 (2)除去铁屑表面的油污 加快过滤速度,防止 FeSO4被氧化;趁热过滤防止m1-m256FeSO4从溶液中析出 浓缩至液体表面出现晶膜5解析(1)步骤二中的铁是过量的,目的是防止生成的 F 被氧化,所以 m2是过量的铁粉的质量,参e2+加反应的铁的质量为 m1-m2,根据关系式:FeFeSO 4(NH4)2SO4(NH4)2SO4FeSO46H2O,可知(NH 4)2SO4的物质的量等于参加反应铁的物质的量,得到 m(NH4)2SO4=
14、132。(2)用铁屑制取硫酸亚m1-m256铁之前要除去表面的油污,制得的硫酸亚铁既要防止被氧化又要防止结晶,因此要趁热减压过滤,而制取硫酸亚铁铵时为了使其充分结晶,应冷却后过滤。14.(10 分)阿司匹林(乙酰水杨酸)是由水杨酸和乙酸酐合成的:+(CH3CO)2O(水杨酸) (乙酸酐) (阿司匹林)+CH3COOH在生成乙酰水杨酸的同时,水杨酸分子间也能发生聚合反应,生成少量聚合物(副产物)。合成乙酰水杨酸的实验步骤如下:向 150 mL 干燥锥形瓶中加入 2.0 g 水杨酸、5 mL 乙酸酐(密度 1.08 gmL-1)和 5 滴浓硫酸,振荡,待其溶解后,控制温度在 8590 条件下反应
15、510 min。然后冷却,即有乙酰水杨酸晶体析出。减压过滤,用滤液淋洗锥形瓶,直至所有晶体被收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次,继续抽滤,尽量将溶剂抽干。然后将粗产品转移至表面皿上,在空气中风干。将粗产品置于 100 mL 烧杯中,搅拌并缓慢加入 25 mL 饱和碳酸氢钠溶液,加完后继续搅拌 23 分钟,直到没有二氧化碳气体产生为止。过滤,用 510 mL 蒸馏水洗涤沉淀,合并滤液于烧杯中,不断搅拌,慢慢加入 15 mL 4 molL-1盐酸,将烧杯置于冷水中冷却,即有晶体析出。抽滤,用冷水洗涤晶体 12 次,再抽干水分,即得产品(纯净物)1.9 g。请回答下列问题:(1)第步中,
16、要控制反应温度在 8590 ,应采用 加热方法。用这种加热方法需要的玻璃仪器有 。 (2)在第步中,用冷水洗涤晶体,其目的是 。 (3)第步中,加入碳酸氢钠的作用是 ;加入盐酸的作用是 。 (4)如何检验产品中是否混有水杨酸?。 (5)试计算本次合成阿司匹林的产率为 (保留两位有效数字)。 答案(1)水浴 酒精灯、烧杯、温度计(2)洗涤晶体表面附着的杂质、减少阿司匹林因溶解而引起的损耗(3)使阿司匹林转化为可溶性盐,而与不溶性的物质相互分离 将阿司匹林的可溶性盐重新转化为阿司匹林6(4)向水中加入少量产品,然后滴加 FeCl3溶液,若有紫色出现,产品中有水杨酸;若无紫色出现,说明产品中不含水杨
17、酸(答案合理即可) (5)73%解析本题考查阿司匹林的合成实验。(1)水浴加热可以控制温度,需要的玻璃仪器有酒精灯、烧杯、温度计等;(2)洗涤晶体,除去表面的杂质,用冷水的目的是减小阿司匹林的溶解;(3)将阿司匹林转化为钠盐,钠盐溶于水,通过过滤而分离杂质;加入盐酸的目的是将钠盐酸化,重新转化为阿司匹林;(4)水杨酸含有酚羟基,通过 FeCl3溶液的显色反应可以检验;(5)由 2.0g 水杨酸、5mL 乙酸酐可以得出,乙酸酐过量,所以以水杨酸来计算,算出 2.0g 水杨酸能够产生阿司匹林的质量:水杨酸阿司匹林138 1802.0 m m=2.6g,所以阿司匹林的产率为 100%=73%。1.9
18、2.615.(18 分)实验室向 40 mL 硫酸亚铁溶液(浓度约为 4.0 molL-1)中加入过量硫酸铵来制取摩尔盐(NH4)2SO4FeSO46H2O,其流程如下:过量硫酸铵 硫酸亚铁溶液 蒸发浓缩 冷却结晶 洗涤、吸干、称重 计算产率请回答下列问题:(1)摩尔盐的溶解度随温度变化并不大,采用冷却结晶回收率不高,有人建议直接采用蒸发结晶,你认为是否合理? ,并给出你的理由 。 (2)若降温过程中未见摩尔盐晶体析出,可以 促使结晶出现。 (3)下图所示为减压过滤装置,回答有关问题。写出图中 A、B、C 三种仪器的名称:A ;B ;C 。 该装置图有几处错误,请指出。; (写出两处即可)。
19、(4)过滤是一种常见的物质分离方法,下列实验方法也可用于物质分离的是 。 7a.分液 b.蒸馏 c.盐析d.滴定 e.洗气 f.纸层析(5)另取等量硫酸亚铁溶液和 1 molL-1的酸性高锰酸钾溶液进行滴定:滴定终点的现象为 , 滴定原理为 (用离子方程式表示)。 滴定过程中可能用到下列哪些仪器? 。 (6)滴定至终点耗用酸性高锰酸钾溶液 40 mL。若实验最后得到摩尔盐晶体是 58.8 g,则本次实验的产率为 。 答案(1)不合理若蒸发结晶,会有硫酸铵杂质;会失去部分或全部结晶水;Fe 2+易被氧化(2)用玻璃棒小心摩擦烧杯内壁(或向其中投入晶种)(3)布氏漏斗 吸滤瓶 安全瓶布氏漏斗颈口斜
20、面应与吸滤瓶的支管口相对;安全瓶的长管和短管连接顺序错误(4)a、b、c、e、f(5)最后一滴酸性高锰酸钾溶液颜色不褪去(或溶液变红半分钟内不褪色)5Fe2+Mn +8H+ 5Fe3+Mn2+4H2OO-4A、B(6)75%解析(1)因为加入过量(NH 4)2SO4,若采用蒸发结晶,会有(NH 4)2SO4杂质,且在蒸发加热过程中,会使晶体失去结晶水。(2)在过饱和溶液中加晶种或用玻璃棒摩擦烧杯壁能促使结晶。(3)图中 A 为布氏漏斗,B 为吸滤瓶,C 为安全瓶。在减压过滤时,布氏漏斗颈口斜面应与吸滤瓶的支管口相对,安全瓶中的导管应左短右长。(4)所给方法中,只有滴定不能用于物质的分离。(5)用酸性 KMnO4溶液滴定 FeSO4,不用其他指示剂,待 KMnO4溶液不褪色即为终点,酸性 KMnO4溶液应用酸式滴定管盛放,故所用仪器为 A、B。(6)根据滴定反应方程式:5Fe 2+Mn +8H+ 5Fe3+Mn2+4H2O 可知,40mL1molL -1的酸性O-4KMnO4溶液应与 78.4g 摩尔盐反应,而实验中只得到 58.8g,故本次实验产率为 100%=75%。58.8g78.4g
