Question

4．某探究小組設計如圖所示裝置（夾持、加熱儀器略），模擬工業(yè)生產(chǎn)進行制備三氯乙醛（CCl₃CHO）的實驗．查閱資料，有關信息如下：

①制備反應原理：C₂H₅OH+4Cl₂→CCl₃CHO+5HCl
可能發(fā)生的副反應：C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O
CCl₃CHO+HClO→CCl₃COOH+HCl
（三氯乙酸）
②相關物質(zhì)的相對分子質(zhì)量及部分物理性質(zhì)：

	C2H5OH	CCl3CHO	CCl3COOH	C2H5Cl
相對分子質(zhì)量	46	147.5	163.5	64.5
熔點/℃	-114.1	-57.5	58	-138.7
沸點/℃	78.3	97.8	198	12.3
溶解性	與水互溶	可溶于水、乙醇	可溶于水、乙醇	微溶于水，可溶于乙醇

（1）儀器A中發(fā)生反應的化學方程式是MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；裝置B中的試劑是飽和食鹽水．
（2）若撤去裝置C，可能導致裝置D中副產(chǎn)物CCl₃COOH、C₂H₅Cl（填化學式）的量增加；裝置D可采用水浴加熱的方法以控制反應溫度在70℃左右．
（3）反應結束后，有人提出先將D中的混合物冷卻到室溫，再用過濾的方法分離出CCl₃COOH．你認為此方案是否可行，為什么？不可行，CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO．
（4）裝置E中可能發(fā)生的無機反應的離子方程式有Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O、H⁺+OH^-=H₂O．
（5）測定產(chǎn)品純度：稱取產(chǎn)品0.30g配成待測溶液，加入0.1000mol•L^-1碘標準溶液20.00mL，再加入適量Na₂CO₃溶液，反應完全后，加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH，立即用0.02000mo1•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點．進行平行實驗后，測得消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL．則產(chǎn)品的純度為88.5%．（CCl₃CHO的相對分子質(zhì)量為147.5）
滴定的反應原理，：CCl₃CHO+OH^-═CHCl₃+HCOO^-
HCOO^-+I₂═H⁺+2I^-+CO₂↑  I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
（6）已知：常溫下K_a（CCl₃COOH）=1.0×10^-1mol•L^-1，K_a （CH₃COOH）=1.7×10^-5mol•L^-1
請設計實驗證明三氯乙酸、乙酸的酸性強弱．

Answer 1

分析 A裝置利用二氧化錳與濃鹽酸制備氯氣，B裝置用飽和食鹽水除去HCl，C裝置盛放濃硫酸干燥氯氣，D中反應制備CCl₄CHO，E裝置盛放氫氧化鈉溶液，吸收尾氣中氯氣、HCl防止污染空氣．
（1）二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣與水；用飽和食鹽水除去HCl；
（2）氯氣能與水反應生成HCl與HClO，會發(fā)生：CCl₃CHO+HClO→CCl₃COOH（三氯乙酸）+HCl、C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O；控制反應溫度在70℃左右，應采取水浴加熱；
（3）CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO；
（4）E裝置盛放氫氧化鈉溶液，吸收尾氣中氯氣、HCl，氯氣與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉與水，HCl與氫氧化鈉反應生成氯化鈉與水；
（5）根據(jù)消耗的Na₂S₂O₃計算剩余I₂的物質(zhì)的量，進而計算與HCOO^-反應的I₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)關系式：CCl₃CHO～HCOO^-～I₂計算；
（6）酸性越強，電離程度越大，溶液pH越小．

解答 解：A裝置利用二氧化錳與濃鹽酸制備氯氣，B裝置用飽和食鹽水除去HCl，C裝置盛放濃硫酸干燥氯氣，D中反應制備CCl₄CHO，E裝置盛放氫氧化鈉溶液，吸收尾氣中氯氣、HCl防止污染空氣．
（1）二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣與水，反應方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，B裝置用飽和食鹽水除去HCl；
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；飽和食鹽水；
（2）氯氣能與水反應生成HCl與HClO，會發(fā)生：CCl₃CHO+HClO→CCl₃COOH（三氯乙酸）+HCl、C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O，導致裝置D中副產(chǎn)物：CCl₃COOH、C₂H₅Cl增多，控制反應溫度在70℃左右，應采取水浴加熱，受熱均勻，偏于控制溫度，
故答案為：CCl₃COOH、C₂H₅Cl；水�。�
（3）CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO，應采取蒸餾方法進行分離，
故答案為：不可行，CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO；
（4）E裝置盛放氫氧化鈉溶液，吸收尾氣中氯氣、HCl防止污染空氣，反應離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O、H⁺+OH^-=H₂O，
故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O、H⁺+OH^-=H₂O；
（5）根據(jù)消耗的Na₂S₂O₃計算剩余I₂的物質(zhì)的量0.02000mol•L^-1×0.02L×$\frac{1}{2}$=2×10^-4mol，與HCOO^-反應的I₂的物質(zhì)的量為0.1000mol•L^-1×0.02L-2×10^-4mol=1.8×10^-3mol，由CCl₃CHO～HCOO^-～I₂可知，CCl₃CHO的物質(zhì)的量為1.8×10^-3mol，則產(chǎn)品的純度為$\frac{1.8×1{0}^{-3}mol×147.5g/mol}{0.3g}$×100%=88.5%，
故答案為：88.5%；
（6）分別測定0.1mol•L^-1兩種酸溶液的pH，三氯乙酸的pH較小，說明三氯乙酸電離程度比乙酸的大，則三氯乙酸的酸性比乙酸的強；
故答案為：分別測定0.1mol•L^-1兩種酸溶液的pH，三氯乙酸的pH較小，說明三氯乙酸酸性比乙酸的強．

點評 本題考查有機物制備、物質(zhì)含量程度、實驗方案設計等，關鍵是明確反應原理與各裝置作用，掌握常用物質(zhì)分離提純方法，注意對題目信息的應用，難度中等，側重于考查學生的實驗探究能力和計算能力．