专题4 生活中常用的有机物—烃的含氧衍生物 检测题(含解析) 高二下学期化学苏教版(2019)选择性必修3

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名称 专题4 生活中常用的有机物—烃的含氧衍生物 检测题(含解析) 高二下学期化学苏教版(2019)选择性必修3
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资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-07-03 20:34:20

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专题4《生活中常用的有机物—烃的含氧衍生物》检测题
一、单选题
1.北京残奥会吉祥物是以牛为形象设计的“福牛乐乐”。有一种有机物的键线式也酷似牛,如图所示,故称为牛式二烯炔醇。下列有关说法不正确的是
A.牛式二烯炔醇含有3种官能团
B.牛式二烯炔醇分子内能发生消去反应
C.1摩尔牛式二烯炔醇最多可与6摩尔溴发生加成反应
D.牛式二烯炔醇可发生取代反应
2.下列说法正确的是
A.甲苯的一氯代物有三种同分异构体
B.乙醇能使高锰酸钾溶液褪色
C.乙烯、苯、乙酸分子中的所有原子都在同一个平面上
D.C2H4O2和C4H8O2分子组成相差2个CH2,一定互为同系物
3.下列实验装置或操作正确,且能达到相应实验目的的是
A.图甲可证明酸性:苯酚<碳酸 B.图乙是制取硝基苯
C.图丙是实验室制取乙酸乙酯 D.图丁可制取乙烯并检验其性质
4.分子式为C10H12O2,能与NaHCO3溶液反应放出CO2,且苯环上对位取代的有机物有(不考虑立体异构)
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
5.分枝酸可用于生化研究,其结构简式如图所示,下列关于分枝酸的叙述正确的是
A.分子式为
B.该有机物含有4种含氧官能团
C.1mol分枝酸最多可以和2mol反应
D.可使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,且褪色原理相同
6.昆虫信息素是昆虫之间传递信号的化学物质。人工合成信息素可用于诱捕害虫、测报虫情等。一种信息素的分子结构简式如图所示,关于该化合物说法不正确的是
A.属于烯烃 B.可发生水解反应
C.可发生加聚反应 D.具有一定的挥发性
7.下列反应的离子方程式不正确的是
A.H218O中投入Na2O2固体:2H218O+2Na2O2=4Na++4OH-+18O2↑
B.醋酸钠溶液中滴入酚酞,溶液变为浅红色:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
C.少量Mg(OH)2溶于浓NH4Cl溶液:Mg(OH)2+2NH=Mg2++2NH3 H2O
D.乙醛与新制氢氧化铜共热:CH3CHO+2Cu(OH)2+OH-CH3COO-+Cu2O↓+3H2O
8.下列表示不正确的是
A B C D
分子的球棍模型 丁醛的键线式 反式2-丁烯结构式 1-丁烯结构简式
A.A B.B C.C D.D
9.某有机物的结构简式如图所示,下列说法不正确的是
A.所有碳原子都有可能共平面
B.此有机物不存在顺反异构体
C.l mol此有机物最多能与3 mol Br2发生反应
D.能发生还原反应和取代反应
10.下列说法正确的是
A. 的名称为1-甲基-1-丙醇
B.2-甲基-3,6-己二醇根据羟基数目分类应属于二元醇
C.相对分子质量相近的醇和烷烃相比,烷烃的沸点较高
D.按甲醇、乙二醇、丙三醇的顺序,其沸点逐渐升高
11.下列类比关系正确的是
A.乙醇在铜的催化作用下与反应生成,则2-丙醇在铜的催化作用下也与反应生成
B.与盐酸反应生成氯化钠、和,则与盐酸反应得到、、S
C.Fe与反应生成,则Fe与反应可生成
D.碳酸钠溶解放热,由此可以推出碳酸氢钠溶解也是放热
12.涤纶广泛应用于衣料和装饰材料。合成涤纶的反应如下:
下列说法正确的是
A.合成涤纶的反应为加聚反应
B.对苯二甲酸和苯甲酸互为同系物
C.1mol涤纶与NaOH溶液反应,理论上最多可消耗2nmolNaOH
D.涤纶的结构简式为:
13.下列离子方程式正确的是
A.苯酚钠溶液中通入少量:
B.甲醛溶液中加入足量的银氨溶液并加热:
C.乙醛与碱性氢氧化铜悬浊液混合后加热至沸腾:
D.实验室用乙醇制乙烯:
14.有机化合物X的结构简式如图所示,下列说法正确的是
A.X的分子式为,1个分子中采取杂化的原子数为4
B.化合物X最多能与2mol NaOH反应
C.在酸性条件下水解,水解产物含有2个手性碳原子
D.分子中所有碳原子可能共平面
15.下列方程式符合表述的是
A.泡沫灭火器原理:3 CO+ 2Al3++3H2O= 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑
B.NaHCO3 溶液水解方程式:HCO+H2OH3O++CO
C.酸性高锰酸钾溶液氧化草酸:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+ 8 H2O
D.向苯酚钠溶液中通入少量的 CO2气体:
二、填空题
16.结合所学知识回答下列问题:
(1)某有机物只含C、H、O三种元素,其分子模型如图所示,分子中共有9个原子。
该有机物的分子式为___________;该有机物所含官能团的名称为___________;对该有机物性质描述中正确的是___________ (填序号)
a.能与Na2CO3溶液反应 b.能发生水解反应
c.不能与溴的CCl4溶液反应 d.滴入石蕊溶液会变红
(2)分子式为C3H6O的结构可能有和两种,为对其结构进行鉴定,可选用的一种物理方法是___________;若用化学方法进行鉴定,可选用的一种试剂是___________。
17.根据提供的情境书写指定反应的方程式。
(1)通过如图转化可回收废旧锂电池电极材料LiCoO2(难溶于水)中钴元素和锂元素。
写出反应1的离子方程式:____。
(2)活性自由基HO 可有效除去废水中的苯酚等有机污染物,原理如图所示。写出HO 除去苯酚(C6H5OH)反应的化学方程式:____。
18.有机物A的结构简式是,它可以通过不同的反应得到下列物质:
B. C. D.
(1)A中官能团的名称是_______。
(2)写出由A制取B的化学方程式:_______。
(3)写出由A制取C、D两种物质的有机反应类型:A→C:_______;A→D:_______。
(4)写出A的分子式_______。
三、实验题
19.苯甲酸广泛应用于制药和化工行业,某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。
Ⅰ.制备苯甲酸和回收未反应的甲苯
(1)操作Ⅰ所用的玻璃仪器有烧杯和______________,操作Ⅱ为________________。
(2)第3步中加入无水Na2SO4的目的是_____________________,无色液体A是_______。
Ⅱ.提纯粗苯甲酸
该同学利用重结晶的方法对得到的B进行提纯。重结晶的过程:加热溶解→趁热抽滤→冷却结晶→抽滤→洗涤→干燥→纯苯甲酸。(注:抽滤装置如图所示,主要仪器有A布氏漏斗,B抽滤瓶,抽气泵等)
(3)白色固体B中的杂质是____________。
(4)趁热抽滤得到的滤液放置冷却可以结晶出纯净的苯甲酸晶体,为了得到更多的苯甲酸,是不是温度越低越好并说明理由______(填“是”或“不是”),理由__________________________________________________________。
(5)使用抽滤装置比普通过滤装置的优点是_______________________________________。
(6)实验中取甲苯10.0 mL,制得苯甲酸8.0g,本次实验中苯甲酸的产率为____________(结果保留到小数点后一位)。
20.苯甲酸甲酯常用于配制香水香精和人造精油,也可用作有机合成中间体、溶剂、食品保鲜剂等。用如图所示装置制取少量苯甲酸甲酯。请回答下列问题:
相关物质的物理性质见下表:
苯甲酸 甲醇 苯甲酸甲酯
相对分子质量 122 32 136
熔点/℃ 122 -93.9 -12.3
沸点/℃ 249 65 199.6
沸石密度/() 1.2659 0.792 1.0888
水溶性 微溶 易溶 难溶
I.合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入12.2 g苯甲酸和13 g甲醇,再小心加入2 mL浓硫酸,混匀后,投入几粒沸石,小心加热65 min,获得苯甲酸甲酯粗产品。
(1)仪器甲的名称是_______;加入沸石的作用是_______;如果在实验过程中发现忘记加沸石,接下来的操作是_______。
(2)写出该实验中制取苯甲酸甲酯的化学方程式_______。
(3)该实验中使用过量的甲醇,其目的是_______。
II.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程进行精制:
(4)第一次蒸馏时,温度应控制_______℃左右;操作a名称是_______。
(5)用饱和Na2CO3溶液洗涤的目的是_______。
(6)实验制得的苯甲酸甲酯精制品质量为10.2 g,则苯甲酸甲酯的产率为_______。
21.己二酸,微溶于水,在水中的溶解度随温度变化较大,当溶液温度由升至时,其溶解度可增大20倍。己二酸是一种重要的有机二元酸,在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用。某同学在实验室用如图所示的装置(夹持装置已略去)制备己二酸。
反应原理:
实验步骤:①按如图所示连接好装置,_______。
②在仪器a中加入(约为)环己醇,三口烧瓶中加入浓硝酸(适当过量)
③开启磁力搅拌子,并通入冷凝水,打开仪器a的活塞,以6~10滴/的速度缓慢滴加环己醇。
④在维持搅拌下,控制温度为,继续搅拌。
⑤反应结束后,按顺序拆除导气吸收装置和冷凝回流装置,取出三口烧瓶,置于冰水中冷却以上,然后进行抽滤,用母液洗涤滤饼2~3次,即可制得己二酸粗品。
⑥将获得的己二酸粗品进行重结晶,称重得精制己二酸的质量为。
(1)连接好装置后,还需要进行的操作为_______。
(2)仪器a的名称是_______,仪器a中支管的用途是_______。
(3)本实验中控制温度为的最佳方法是_______。
(4)控制环己醇滴加速度的目的是_______。
(5)倒置漏斗的作用是_______,烧杯中发生反应(生成两种盐)的化学方程式为_______。
(6)该实验中己二酸的产率为_______(保留三位有效数字)%。
四、计算题
22.某有机物A分子式为CxHyOz,15gA完全燃烧生成22gCO2和9gH2O。
(1)该有机物的实验式:______________;
(2)若该有机物能发生银镜反应,确定该有机物可能的结构简式:
___________________、_____________________、_____________________。
23.有机物A和B的相对分子质量都小于80,完全燃烧时只生成CO2和H2O。A是具有水果香味的液态有机物。1mol A水解生成1mol乙酸和1mol B。B燃烧时消耗的氧气与生成的二氧化碳的物质的量比为3∶2。B中碳、氢元素总的质量分数为50%。B不发生银镜反应,跟金属Na反应放出气体。
(1)A与B相对分子质量之差为_______。
(2)A的结构简式为_______。
24.A、B都是芳香族化合物,1molA水解得到1molB和1mol醋酸,A、B的相对分子质量都不超过200,完全燃烧都生成CO2和H2O,且B分子中碳元素和氢元素总的质量分数为65.2%,A溶液具有酸性,不能使FeCl3溶液显色。
(1)A的分子式是____________________;
(2)A、B相对分子质量之差为________________________;
(3)B有且只有可能的三种结构简式,分别是________________________。
参考答案:
1.B
【详解】A.有羟基,三键,双键三种官能团,正确,不选A;
B.羟基相连的碳原子邻位碳上没有氢原子,不能发生消去反应,错误,选B;
C.有2个碳碳双键,和2个碳碳三键,每摩尔碳碳双键可以和1摩尔溴加成,每摩尔碳碳三键和2摩尔溴发生加成,所以总需要6摩尔溴加成,不选C;
D.醇能发取代反应,正确,不选D。
答案选B。
2.B
【详解】A.甲苯有4种等效氢原子,苯环上3种,甲基上1种,其一氯代物有四种同分异构体,故A错误;
B.乙醇含有羟基,且连接羟基的碳原子上有氢原子,能使高锰酸钾溶液褪色,故B正确;
C.乙烯、苯分子中的所有原子都在同一个平面上,乙酸含有甲基,所有原子不可能共平面,故C错误;
D.C2H4O2和C4H8O2分子组成相差2个CH2,但不一定是同一类物质,不一定互为同系物,故D错误,
答案选B。
3.C
【详解】A.由于醋酸易挥发,溶液变浑浊是挥发出的醋酸与苯酚钠反应生成的苯酚,还是生成的二氧化碳与苯酚钠反应生成的苯酚,因此图甲不可证明酸性:苯酚<碳酸,故A不符合符合题意;
B.制取硝基苯要水浴加热,因此还需要温度计测定水浴的温度,控制在5560℃,故B不符合题意;
C.用乙醇、乙酸和浓硫酸加热反应得到乙酸乙酯,饱和碳酸钠溶液作用是反应乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度,要注意防倒吸,因此图丙是实验室制取乙酸乙酯,故C符合题意;
D.实验室制取乙烯时还有副产物二氧化硫生成,二氧化硫也能使溴水褪色,应该将水改为氢氧化钠溶液,再用溴的四氯化碳溶液检验乙烯的性质,故D不符合题意。
综上所述,答案为C。
4.D
【详解】C10Hl2O2不饱和度为5,能与NaHCO3溶液反应放出CO2气体,说明分子中含有-COOH;且苯环上对位取代,则苯环上有两个取代基且位于对位,分别如下:、、、、,共5种;
故选D。
5.C
【详解】A.由分枝酸的结构可知,该有机化合物的分子式为,故A错误;
B.该有机化合物中含有碳碳双键、羧基、醚键以及羟基共4种官能团,其中含氧官能团有羧基、醚键以及羟基共3种,故B错误;
C.1mol分枝酸含2mol羧基,所以1mol分枝酸最多可以和2mol反应,故C正确;
D.分枝酸中含有碳碳双键,与溴能发生加成反应从而使溴的四氯化碳溶液;碳碳双键能被高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,则分枝酸使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,但褪色原理不相同,故D错误;
答案选C。
6.A
【详解】A.烃是指仅含C、H两种元素的化合物,由题干图示可知,该化合物含有C、H、O故不属于烃,A错误;
B.由题干图示有机物结构简式可知,分子中含有酯基,则可发生水解反应,B正确;
C.由题干图示有机物结构简式可知,分子中含有碳碳双键,则可发生加聚反应,C正确;D.已知低级酯具有芳香气味,并结合题干信息该物质是昆虫信息素是昆虫之间传递信号的化学物质,故可知其具有一定的挥发性,D正确;
故答案为:A。
7.A
【详解】A.Na2O2与H2O发生反应,Na2O2自身发生氧还原反应,因此O2中的O全部来自Na2O2中,即产物应为Na18OH和O2,A错误;
B.醋酸钠溶液中CH3COO-水解显碱性,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,滴入酚酞,溶液变为浅红色,B正确;
C.少量Mg(OH)2溶于浓NH4Cl溶液中,生成一水合氨和氯化镁,反应的离子方程式为:Mg(OH)2+2NH=Mg2++2NH3 H2O,C正确;
D.乙醛与新制氢氧化铜共热生成Cu2O的砖红色沉淀,反应的离子方程式为:CH3CHO+2Cu(OH)2+OH-CH3COO-+Cu2O↓+3H2O,D正确;
答案选A。
8.C
【详解】A.NH3为三角锥形,其N原子的原子半径大于H原子,其球棍模型为,A正确;
B.丁醛的结构简式为CH3CH2CH2CHO,则键线式为,B正确;
C.为顺式2-丁烯结构式,C错误;
D.1-丁烯的碳碳双键位于1号碳上,其结构简式为:,D正确;
答案选C。
9.B
【详解】A.苯、乙烯和甲醛是平面结构,如图中画出4个平面,4个平面两两共用2个C(点),故所有碳原子都有可能共平面,A正确;
B. 碳碳双键上,每个碳原子连有不同基团时存在顺反异构,则此有机物存在顺反异构体,B错误;
C. 酚羟基邻位对位的H可以被Br取代,碳碳双键可以和溴发生加成反应,l mol此有机物最多能与3 mol Br2发生反应,C正确;
D.含羰基、碳碳双键和苯环均可与氢气发生还原反应、含酚羟基可以发生取代反应,D正确。
答案选B。
10.D
【详解】A. 的名称为2-甲基-2-丙醇,A错误;
B.命名错误,该醇名称为5-甲基-1,4-己二醇,B错误;
C.相对分子质量相近的醇和烷烃相比,醇分子间可形成氢键,醇的沸点较高,C错误;
D.甲醇、乙二醇、丙三醇分子中羟基的数目、C原子的数目依次增多,其沸点逐渐升高,D正确。
故选D。
11.B
【详解】A.2-丙醇在铜的催化作用下可被氧化为丙酮,不能被氧化生成丙醛,A项错误;
B.与盐酸反应生成氯化钠、和,则与盐酸反应得到、、S,B项正确;
C.氧化性较弱,与Fe反应生成,C项错误;
D.碳酸氢钠溶解吸热,D项错误;
答案选B。
12.C
【详解】A.根据反应方程式,除生成涤纶外,还是产生小分子水,因此合成涤纶的反应为缩聚反应,选项A错误;
B.对苯二甲酸()和苯甲酸()含有官能团的数目不同,不可能互为同系物,选项B错误;
C.1mol涤纶水解会产生2nmol羧基,与NaOH溶液反应,理论上最多可消耗2nmolNaOH,选项C正确;
D.合成涤纶发生缩聚反应,实质为酯化反应,根据羧断羟基醇断氢,分子中的端基原子和端基原子团错误,涤纶的结构简式为:,选项D错误;
答案为C。
13.C
【详解】A.苯酚钠溶液中通入少量的离子方程式为:,A错误;
B.甲醛溶液中加入足量的银氨溶液并加热的离子方程式为:,B错误;
C.乙醛与碱性氢氧化铜悬浊液混合后加热至沸腾的离子方程式为:,C正确;
D.实验室用乙醇制乙烯的反应方程式为:,D错误;
故答案为:C。
14.A
【详解】A.由X的结构简式可知,X的分子式为,1个分子中采取杂化的原子数为4,分别为,故A正确;
B.化合物X中含有1个羧基和1个酯基且酯基水解后会产生1个酚羟基,化合物X最多能与3mol NaOH反应,故B错误;
C.化合物X在酸性条件下水解后的产物为,手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,水解产物含有1个手性碳原子,位置为,故C错误;
D.化合物X中含有2个杂化的C原子,分子中所有碳原子不可能都共平面,故D错误;
故选A。
15.C
【详解】A.泡沫灭火器原理为碳酸氢根离子和铝离子发生双水解反应生成二氧化碳气体,,A错误;
B.碳酸氢根离子水解生成碳酸和氢氧根离子,反应为,B错误;
C.用硫酸酸化,高锰酸钾中+7价Mn被还原为+2价锰的化合物,草酸中+3价C被氧化为+4价,故酸性高锰酸钾溶液氧化草酸生成二氧化碳、硫酸锰,同时生成硫酸钾和水,方程式正确,C正确;
D.向苯酚钠溶液中通入少量的 CO2 气体反应生成苯酚和碳酸氢钠,↓+NaHCO3,D错误;
故选C。
16. C3H4O2 羧基 碳碳双键 ad 红外光谱或核磁共振氢谱 银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液
【详解】分析:(1)根据分子模型可判断该有机物的结构简式为CH2=CHCOOH,据此解答。
(2)根据有机物分别含有羰基和醛基进行鉴别。
详解:(1)某有机物只含C、H、O三种元素,其分子模型如图所示,分子中共有9个原子,因此其结构简式为CH2=CHCOOH,所以该有机物的分子式为C3H4O2;该有机物所含官能团的名称为羧基、碳碳双键;a.含有羧基,能与Na2CO3溶液反应,a正确;b.不能发生水解反应,b错误;c.含有碳碳双键,能与溴的CCl4溶液反应,c错误;d.含有羧基,显酸性,滴入石蕊溶液会变红,d正确,答案选ad;
(2)由于两种有机物含有的官能团不同、氢原子种类不同,因此可选用的一种物理方法是红外光谱或核磁共振氢谱;醛基能发生银镜反应,因此若用化学方法进行鉴定,可选用的一种试剂是银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液。
17.(1)2LiCoO2+6H++SO=2Li++2Co2++SO+3H2O
(2)4HO +C6H5OH+H2O=3CH3COOH
【解析】(1)
依照流程图转化,可知电极材料LiCoO2与硫酸、亚硫酸钠溶液反应生成硫酸钴、硫酸钠和水,故离子方程式为2LiCoO2+6H++SO=2Li++2Co2++SO+3H2O。
(2)
依照流程图转化,可知HO 除去苯酚(C6H5OH)反应生成乙酸,故化学方程式为4HO +C6H5OH+H2O=3CH3COOH。
18. 羧基、羟基 +H2O 消去反应 取代反应 C9H10O3
【详解】(1)由结构简式可知,A的官能团为羧基、羟基,故答案为:羧基、羟基;
(2)由A制取B的反应为在浓硫酸作用下,受热发生酯化反应生成 和水,反应的化学方程式为+H2O,故答案为:+H2O;
(3) A→C的反应为在浓硫酸作用下,受热发生消去反应生成和水;A→D的反应为与溴化氢共热发生取代反应生成和水,故答案为:消去反应;取代反应;
(4) 由结构简式可知,A的分子式为C9H10O3,故答案为:C9H10O3。
19.(1) 分液漏斗 蒸馏
(2) 干燥有机层 甲苯
(3)氯化钾(或KCl)
(4) 不是 温度太低杂质溶解度降低,杂质可能析出,使产物不纯
(5)抽滤能加快过滤的速度
(6)69.6%
【分析】一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应生成苯甲酸钾、氢氧化钾、二氧化锰,过滤除去二氧化锰,滤液静止分层,有机层为甲苯、水层为苯甲酸钾;分液,向有机层中加无水Na2SO4吸收水分,过滤,经过蒸馏,得到无色液体甲苯;向水层加入浓盐酸酸化,苯甲酸钾和盐酸反应生成苯甲酸和氯化钾,蒸发浓缩,冷却,过滤,得到白色固体苯甲酸。
【详解】(1)经过操作I,可以得到有机层和水层,分离互不相溶的液体采用分液法,即操作I为分液,分液时所用的玻璃仪器有烧杯和分液漏斗;向有机层中加无水Na2SO4,过滤,经过操作II,得到无色液体A,因有机层中的物质互溶且沸点不同,所以可采用蒸馏的方法进行分离,操作II是蒸馏;
(2)第3步中加入无水Na2SO4,Na2SO4是干燥剂,可以吸收有机物中含有的少量水,再经过蒸馏得到无色液体是有机物甲苯;
(3)根据题中所给反应原理可知,水层中含有苯甲酸钾,向水层加入浓盐酸酸化,生成苯甲酸和KCl,蒸发浓缩,冷却,过滤,得到的白色固体B为苯甲酸,苯甲酸中含有的杂质是KCl;
(4)若温度过低,杂质会因溶解度降低而析出,使得到的苯甲酸不纯,所以温度不宜太低;
(5)抽滤与过滤相比,抽滤的速度快、效果好;
(6)实验中取甲苯10.0 mL,甲苯的物质的量为:10mL×0.8669g/mL÷92g/mol=0.094mol,根据反应方程式可知,1mol甲苯可制得1mol苯甲酸,则理论上可制得苯甲酸的质量为0.094mol×122g/mol=11.5g,现实际制得苯甲酸8.0g,则本次实验中苯甲酸的产率为69.6%。
20.(1) 球形冷凝管 防止暴沸 停止加热,待冷却后加入沸石
(2)+CH3OH+H2O
(3)提高苯甲酸的转化率和苯甲酸甲酯的产率
(4) 65 分液
(5)洗去苯甲酸甲酯中的苯甲酸和硫酸
(6)75%
【分析】在烧瓶中,苯甲酸与甲醇在浓硫酸催化下加热发生酯化反应产生苯甲酸甲酯和水,为了防止液体混合物加热水产生暴沸现象,要加入碎瓷片;为提高苯甲酸是利用率,可以适当增加甲醇的含量;充分反应后,将得到的粗产品利用三种物质沸点的不同进行蒸馏作用,首先分离得到沸点较低的甲醇;然后向苯甲酸和苯甲酸甲酯的混合溶液中加入饱和Na2CO3溶液,洗去苯甲酸甲酯中的苯甲酸和硫酸,同时降低酯的溶解度,分离弃去水层,向有机层中加入无水MgSO4干燥除水,然后过滤,分离出固体物质,将得到的液体物质通过减压蒸馏得到纯净苯甲酸甲酯,根据纯净物质量与理论产量的关系,可得到苯甲酸甲酯的产率。
(1)
根据图示可知仪器甲名称为球形冷凝管;
加入沸石的作用是防止液体混合物加热时产生暴沸现象;
如果在实验过程中发现忘记加沸石,接下来的操作是停止加热,待混合溶液冷却后加入沸石;
(2)
在实验中,苯甲酸与甲醇在浓硫酸催化下加热,发生酯化反应产生苯甲酸甲酯和水,该反应是可逆反应,故制取苯甲酸甲酯的化学方程式为:+CH3OH+H2O;
(3)
该实验中制取苯甲酸甲酯的反应是可逆反应,根据平衡移动原理,增大反应物浓度,可以提高其它反应物的转化率,故在实验中使用过量的甲醇,其目的是提高苯甲酸的转化率和苯甲酸甲酯的产率;
(4)
由于苯甲酸、甲醇苯甲酸甲酯的沸点分别是249℃、65℃、199.6℃,在第一次蒸馏时,目的是要分离得到甲醇,而不能使苯甲酸及苯甲酸甲酯变为气体,则根据甲醇的沸点可知混合物控制温度范围为65℃左右;
(5)
用饱和Na2CO3溶液洗涤的目的是洗去苯甲酸甲酯中的苯甲酸和硫酸,降低苯甲酸甲酯的溶解度,便于液体分层,从而更好的进行分液操作;
(6)
12.2 g苯甲酸的物质的量n(苯甲酸)=;13 g甲醇的物质的量n(甲醇)=, n(甲醇)>n(苯甲酸),所以制取酯应该以不足量的苯甲酸为标准计算,根据方程式+CH3OH+H2O可知:n(苯甲酸甲酯)=n(苯甲酸)=0.1 mol,则苯甲酸甲酯的理论产量为m(苯甲酸甲酯)=0.1 mol×136 g/mol=13.6 g,而其实际产量为10.2 g,故苯甲酸甲酯的产率为:。
21.(1)检验气密性
(2) 恒压滴液漏斗 平衡液面压强,使得液体容易流下
(3)水浴加热
(4)防止反应液暴沸冲出冷凝管引起爆炸;防止产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中,污染空气
(5) 防止倒吸 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O;
(6)86.3%
【分析】该反应放热,反应温度高,易导致溶液暴沸,甚至可能引起爆炸;二氧化氮有毒,能污染空气;根据流程可以知道产物己二酸的物质的量等于环己醇的物质的量,再结合实际生成的产物的物质的量从而计算产率,以此解题。
【详解】(1)装置在组装好后,需要检验气密性;
(2)由图可知,仪器a的名称是恒压滴液漏斗;滴液漏斗的细支管a可以平衡液面压强,使得液体容易流下;
(3)可以采用水浴加热的方法控制温度为;
(4)根据题给信息可知,该反应为放热反应,需控制好环醇的滴入速率,如果环己醇的滴入速率过快,反应温度高,反应液暴沸冲出冷凝管;可能引起爆炸;产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中,故答案为:防止反应液暴沸冲出冷凝管引起爆炸;防止产生的二氧化氮气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中,污染空气;
(5)该反应的产物己二酸和二氧化氮在水中的溶解度较大,使用倒置漏斗可以防止倒吸;其中二氧化氮可以和氢氧化钠反应生成两种盐,方程式为:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O;
(6)根据方程式可知,生成的己二酸的物质的量等于环己醇的物质的量,则己二酸的物质的量为0.05mol,其质量为0.05mol×146g/mol=7.3g,则己二酸的产率。
22.(1)CH2O
(2) HCHO HCOOCH3 HOCH2(CHOH)4CHO
【详解】(1)由题意可知,有机物A分子中碳、氢、氧的原子个数比为:(×2):=0.5mol:1mol:0.5mol=1:2:1,则A的最简式为CH2O,故答案为CH2O;
(2)最简式为CH2O,能发生银镜反应的有机物可能为甲醛、甲酸甲酯、葡萄糖,结构简式分别为HCHO、HCOOCH3、HOCH2(CHOH)4CHO,故答案为:HCHO;HCOOCH3;HOCH2(CHOH)4CHO。
23.(1)42
(2)CH3COOCH3
【分析】先根据A和B的相对分子质量都小于80及A+H2O=C2H4O2+B推断出A与B相对分子质量之差;根据B的化学性质推断其含有的官能团类型,再根据B中碳、氢元素总的质量分数为50%计算出氧元素的质量分数,通过讨论判断B分子中氧原子数目;先计算出B的分子量,然后根据反应A+H2O=C2H4O2+B得出A的分子量,最后结合A的化学性质判断其可能的 结构简式。
(1)
因为1mol A水解生成1mol乙酸和1mol B,根据反应A+H2O=C2H4O2+B可知:M(A)+18=60+M(B),则A与B相对分子质量之差为:60-18=42,故答案为:42;
(2)
B不发生银镜反应,但跟Na反应放出气体,故B中含有羟基,又因为B是A的水解产物,所以B中含有1个羟基,即B分子中含有1个O原子;设B的分子式为CxHyO,则有,因为B燃烧时消耗的氧气与生成的二氧化碳的物质的量比为3∶2,所以(x+-):x=3:2,化简得:2x+2=y(①);B中碳、氢元素总的质量分数为50%,所以氧原子的质量分数为:1-50%=50%,即B中,碳、氢元素的总质量和氧元素的总质量相等,则有12x+y=16(②);①②联立解得x=1,y=4,即该物质为CH4O,是甲醇,所以A为乙酸甲酯,故答案为:CH3COOCH3。
24.(1)C9H8O4
(2)42
(3), ,
【详解】(1)根据A+H2O→B+CH3COOH,因Mr(A)<200,则Mr(B)<158。B分子中碳元素和氢元素总的质量分数为65.2%,则含氧为34.8%,氧原子个数小于158×34.8%÷16=3.4,即B分子中最多含有3个O原子。同时,还可知A中有酯基、B中有羟基(-OH)。又芳香族化合物A溶液具有酸性,不能使FeCl3溶液显色,则A、B中有羧基(-COOH)。
综上分析,B中羧基(-COOH)、羟基(-OH)各1个,可表示为HO-C6H4-COOH(对、邻、间三种)。A中酯基、羧基各1个,表示为CH3COO-C6H4-COOH(对、邻、间三种);A分子式为C9H8O4;故答案为C9H8O4。
(2)据A+H2O→B+CH3COOH,Mr(A)+18=Mr(B)+60,得Mr(A)-Mr(B)=42;故答案为42。
(3)B是芳香族化合物,可能的结构简式是, ,;故答案为, ,。