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实验室利用呋喃甲醛为原料制备呋喃甲醇与呋喃甲酸。 Ⅰ、制备原理: 2+NaOH+...

实验室利用呋喃甲醛为原料制备呋喃甲醇与呋喃甲酸。

Ⅰ、制备原理:

2NaOH

HClNaCl

Ⅱ、实验步骤

Ⅲ、相关信息

 

呋喃甲醛

呋喃甲醇

呋喃甲酸

乙醚

熔点/

36.5

29

133

116.3

沸点/

161.7

170

231

34.5

水溶性

微溶

微溶

可溶

不溶

相对分子质量

96

98

112

74

 

 

Ⅳ、实验装置

 

V、分析与思考,回答下列问题:

1)操作①名称___;产品Y___

2)操作②的装置如图1所示,收集产品X时温度计的读数应控制在90℃左右,其原因是___

3)操作①所得水溶液,加盐酸须控制pH23pH3的理由是___;控制溶液pH时,应选择的指示剂是__

4)粗产品Y纯化过程用图2装置进行热过滤,具体操作:向铜漏斗中加热水___拆装置。涉及操作顺序最合理的选项。

A.加热漏斗支管放入短颈漏斗放入滤纸放接液烧杯倒入热的待滤液

B.放入短颈漏斗放接液烧杯加热漏斗支管放入滤纸倒入热的待滤液

C.放入短颈漏斗放入滤纸加热漏斗支管放接液烧杯倒入热的待滤液

D.放入短颈漏斗放入滤纸放接液烧杯倒入热的待滤液加热漏斗支管

5)共消耗30mL萃取剂乙醚,从萃取效果角度思考,下列4种萃取方式最合理的是__

A30mL0mL0mL      B10mL10mL10mL

C15mL10mL5 mL     D5mL10mL15mL

6)计算产品Y的产率ω(Y)___

 

萃取分液 呋喃甲酸 减压蒸馏便呋喃甲醇沸点降低,低于170℃(约90℃)时沸腾收集,防止温度过高引起呋喃甲醇结构破坏 控制pH<3,使呋喃甲酸钠完全转化为呋喃甲酸而析出 甲基橙(或刚果红) A B 70% 【解析】 呋喃甲醛在碱性条件下发生歧化反应生成和,易溶于乙醚,加入乙醚萃取分液,得到的乙醚溶液和的水溶液;的乙醚溶蒸馏得到;的水溶液加入盐酸,调节pH=3,生成析出,再用重结晶法提纯。 根据以上分析,(1)操作①是加入乙醚,分离的乙醚溶液和的水溶液,名称萃取分液;的水溶液加入盐酸,调节pH=3,生成析出,所以产品Y为呋喃甲酸。 (2)操作②为蒸馏装置,防止温度过高引起呋喃甲醇结构破坏,通过减压蒸馏便呋喃甲醇沸点降低,低于170℃(约90℃)时沸腾收集呋喃甲醇,所以温度计的读数应控制在90℃左右。 (3)操作①所得水溶液,加入盐酸,控制pH<3,使呋喃甲酸钠完全转化为呋喃甲酸而析出,所以要控制pH<3;甲基橙在pH<3.1时,呈红色,所以控制溶液pH时应选择甲基橙作指示剂。 (4)为防止呋喃甲酸结晶析出,粗产品Y纯化过程用热过滤,具体操作:向铜漏斗中加热水→加热漏斗支管→放入短颈漏斗→放入滤纸→放接液烧杯→倒入热的待滤液→拆装置。故选A; (5)从萃取效果角度思考,用30mL萃取剂乙醚,最好分多次等量萃取,合并萃取液。故选B。 (6)呋喃甲醛的物质的量是,根据2+NaOH+、+HCl+NaCl,生成呋喃甲酸的理论产量是0.025mol,质量是0.025mol×112g/mol=2.8g,实际生成呋喃甲酸的质量是1.96g;产品Y的产率ω(Y)=70%。  
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考点分析:
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丙炔酸甲酯是一种重要的有机化工原料,沸点为103~105℃。实验室制备少量丙炔酸甲酯的反应为:。装置如下图:

实验步骤如下:

步骤1:在反应瓶中,加入14.0g丙炔酸、50ml甲醇和2ml浓硫酸,少许碎瓷片,加热一段时间(装置见图1)

步骤2:蒸出过量的甲醇(装置见图2)

步骤3:反应液冷却后,依次用饱和NaCl溶液、5%Na2CO3溶液、水洗涤。分离出有机相。

步骤4:有机相经无水Na2SO4干燥、过滤、蒸馏,称得丙炔酸甲酯12.5g

1)装置图中仪器a的名称是____________,其作用是__________________

2)蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是____________。若加热后发现未加碎瓷片,应采取的正确方法是____________________________

3)步骤1中,加入过量甲醇的目的除作溶剂外,还有________________

4)步骤3中,用5%Na2CO3溶液洗涤,主要除去的物质是________________;分离出有机相的操作名称为____________

5)步骤4中,蒸馏时不能用水浴加热的原因是______________________________

6)本实验的产率是________(保留3位有效数字)

 

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草酸二甲酯可用作制备维生素B13的中间体,也可用作增塑剂。实验室以草酸和甲醇为原料制备草酸二甲酯的一种方法如下:

相关物质的有关数据如下表所示:

物质

甲醇

草酸二甲酯

熔点/

5.5

-97

54

沸点/

80.1

64.3

163.5

相对分子质量

78

32

118

水溶性

不溶

互溶

不溶

 

实验过程:向如图反应装置中加入27g草酸、40g无水甲醇、100ml苯、5ml浓硫酸,搅拌下加热回流;待反应完全后,分离出甲醇和苯,所得反应液经水洗,有机层再用10%的碳酸钠溶液洗涤,然后用蒸馏水洗涤,加无水氯化钙固体干燥;过滤,滤液冷却后析出晶体,干燥,得草酸二甲酯30.1g

回答下列问题:

1)仪器A的名称为____________,反应过程中冷却水应从________(“a”“b”)口进入。

2)分离出甲醇和苯的操作名称为______________________________

3)用10%的碳酸钠溶液洗涤的目的是____________________________________

4)甲醇过量的目的是________________________________________________,浓硫酸的作用是_____________________________________________

5)分水器的优点是__________________________________________(任写一点)

6)本实验的产率是___________(保留三位有效数字)

 

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甲基丙烯酸甲酯的结构简式为,是有机玻璃的单体,其一种实验室制备方法如下:实验装置如图1所示(夹持装置及微波加热装置已略去):

实验步骤如下:

量取86ml甲基丙烯酸置于烧杯中,在搅拌的同时加入5ml浓硫酸,冷却至室温,再加入50ml甲醇,搅拌,混合均匀;

将混合溶液注入图1装置的反应器中,加入磁力搅拌子,微波加热温度为105℃,持续加热,充分反应;

纯化产品,流程如图2所示:

已知:

 

溶解性

可溶于有机物、水

可溶于热水、酯

难溶于水、可溶于有机物

密度/g•cm-3

0.79

1.01

0.94

沸点/

64.7

161

100~101

相对分子质量

32

86

100

 

回答下列问题:

1)制备甲基丙烯酸甲酯的化学方程式为______________________________

2)图1中仪器X的名称为________________,其进水口应为________________(“a”“b”)口。

3)采用微波加热可准确控制反应温度和时间,若反应温度控制不好,可能有副产物产生,写出一种有机副产物的结构简式:_________

4)从分水器中及时分离出水的目的是_____________________,如果分水器中的水层不再增厚,则表明__________________________

5)纯化过程中,用饱和碳酸钠溶液洗涤的目的是_______________________________;完成操作C应选____________(填选项字母,下同)装置,完成操作D应选____________装置。

6)本实验中甲基丙烯酸甲酯的产率为_________________保留三位有效数字

 

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草酸二甲酯可用作制备维生素B13的中间体,也可用作增塑剂。实验室以草酸和甲醇为原料制备草酸二甲酯的一种方法如下:

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熔点/

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-97

54

沸点/

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64.3

163.5

相对分子质量

78

32

118

水溶性

不溶

互溶

不溶

 

实验过程:向如图反应装置中加入27g草酸、40g无水甲醇、100ml苯、5ml浓硫酸,搅拌下加热回流;待反应完全后,分离出甲醇和苯,所得反应液经水洗,有机层再用10%的碳酸钠溶液洗涤,然后用蒸馏水洗涤,加无水氯化钙固体干燥;过滤,滤液冷却后析出晶体,干燥,得草酸二甲酯30.1g

回答下列问题:

1)仪器A的名称为____________,反应过程中冷却水应从________(“a”“b”)口进入。

2)分离出甲醇和苯的操作名称为______________________________

3)用10%的碳酸钠溶液洗涤的目的是____________________________________

4)甲醇过量的目的是________________________________________________,浓硫酸的作用是_____________________________________________

5)分水器的优点是__________________________________________(任写一点)

6)本实验的产率是___________(保留三位有效数字)

 

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三氯硅烷(SiHCl3)在空气中极易燃烧,易与水反应生成两种酸,主要用于生产多晶硅、硅油等,熔点为-134℃、沸点为31.8℃。已知氯化氢气体在加热条件下可与单质硅反应得到三氯硅烷,某同学利用如图装置制备一定量的三氯硅烷(加热装置均省略)

1)制备HCl气体的方法之一是将浓硫酸与浓盐酸混合,下列性质与制备原理无关的是______(填字母)B装置的作用是_________________,冰盐水的作用是_________________

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2)实验开始后,首先要通入一段时间的HCl气体后才能对C处试剂加热,目的是:①排出装置中空气,防止硅与氧气反应,② _____________________。该套实验装置有两处明显的错误:①E中会产生倒吸,② ____________________E装置的用途是_______________________

3)加热条件下,C中发生的是置换反应,相应的化学方程式为________________________

4)制得的SiHCl3中含有少量SiCl4(沸点为57.6),提纯SiHCl3采用的适宜方法为__________,收集SiHCl3时温度应控制在_____________

5)设计一个实验证明C中产生的气体是H2_______________________________

 

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