Question

2．已二酸是一種重要的有機(jī)二元酸，主要用于制造尼龍66纖維和尼龍66樹脂，在實(shí)驗(yàn)室中可通過環(huán)己醇的氧化反應(yīng)來制備．反應(yīng)原理：3+8HNO₃$\stackrel{一定條件}{→}$3HOOC（CH₂）₄COOH+8NO↑+7H₂O，反應(yīng)裝置（部分夾持裝置和熱源已省略）如圖所示．
實(shí)驗(yàn)步驟：
Ⅰ、在60mL三頸燒瓶中加入16.0mL50%硝酸（ρ=1.31g•cm^-3）和微量（0.01g）偏釩酸銨，瓶的正口安裝電動攪拌器，兩側(cè)口分別安裝儀器a和b．用儀器b滴加5.3mL環(huán)己醇（ρ=0.9624g•cm^-3），攪拌器用玻璃攪拌棒，儀器a另一端連接氣體吸收裝置，用純堿液作吸收溶液．
Ⅱ、首先將瓶內(nèi)液體加熱到50℃左右，開動攪拌器，滴入環(huán)己醇，使反應(yīng)處于微沸狀態(tài)．滴加完畢后于90℃左右水浴加熱20分鐘，至反應(yīng)完畢．
Ⅲ、趁熱倒出瓶中混合液于燒杯內(nèi)，燒杯置于冰水浴中，靜置冷卻，析出產(chǎn)品，過濾，用少量冷水洗滌沉淀，干燥后稱重．
Ⅳ、將粗產(chǎn)品在水中進(jìn)行重結(jié)晶操作．
請回答下列問題：
（1）儀器a的名稱是冷凝管．儀器b在使用前應(yīng)檢查是否漏水．
（2）偏釩酸銨的作用是催化劑．
（3）反應(yīng)完成后，趁熱倒出反應(yīng)液的目的是反應(yīng)剛結(jié)束的時候，反應(yīng)液容易倒出，若冷卻至室溫，己二酸會結(jié)晶析出，不容易倒出，造成產(chǎn)品的損失．
（4）本實(shí)驗(yàn)中己二酸的理論產(chǎn)量為7.4g．
（5）用純堿液吸收尾氣時發(fā)生的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)為：
2NO₂+NaCO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂  ①
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂  ②
現(xiàn)用1000g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.2%的純堿吸收液吸收尾氣，每產(chǎn)生22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）CO₂時，吸收液質(zhì)量就增加44g．則吸收液中NaNO₂和NaNO₃的物質(zhì)的量之比為5：3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖及常見的儀器分析；帶有玻璃塞的儀器使用前用檢漏；
（2）根據(jù)反應(yīng)原理可知，偏釩酸銨不參加反應(yīng)，作催化劑；
（3）已二酸常溫下為固體，溫度較低時會從溶液中析出；
（4）加入的硝酸的質(zhì)量為：16.0mL×1.31g/mL×50%=10.5g，環(huán)己醇的質(zhì)量為：5.3mL×0.9624g/mL=5.1g，根據(jù)方程式判斷二者哪個過量，按照量少的計(jì)算己二酸的理論產(chǎn)量；
（5）設(shè)NaNO₂的物質(zhì)的量為xmol，NaNO₃的物質(zhì)的量為ymol，
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
2y           y       y      y
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂ +CO₂
$\frac{x-y}{2}$  $\frac{x-y}{2}$          x-y      $\frac{x-y}{2}$  
已知產(chǎn)生22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）CO₂，則x+$\frac{x-y}{2}$=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$
溶液增加的質(zhì)量為：2y•46+$\frac{x-y}{2}$•30+$\frac{x-y}{2}$•46-（y+$\frac{x-y}{2}$）•44=44，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：（1）由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，圖中儀器a的名稱是冷凝管；帶有玻璃塞的儀器使用前用檢漏，b為分液漏斗，在使用前要檢查是否漏水；
故答案為：冷凝管；檢查是否漏水；
（2）已知反應(yīng)原理為：3+8HNO₃$\stackrel{一定條件}{→}$3HOOC（CH₂）₄COOH+8NO↑+7H₂O，該反應(yīng)過程中偏釩酸銨不參加反應(yīng)，所以作催化劑；
故答案為：催化劑；
（3）反應(yīng)完成后，要趁熱倒出反應(yīng)液，因?yàn)榧憾�酸常溫下為固體，溫度較低時會從溶液中析出，反應(yīng)剛結(jié)束的時候，液體溫度較高，反應(yīng)液容易倒出，若冷卻至室溫，己二酸會結(jié)晶析出，不容易倒出，造成產(chǎn)品的損失；
故答案為：反應(yīng)剛結(jié)束的時候，反應(yīng)液容易倒出，若冷卻至室溫，己二酸會結(jié)晶析出，不容易倒出，造成產(chǎn)品的損失；
（4）加入的硝酸的質(zhì)量為：16.0mL×1.31g/mL×50%=10.5g，環(huán)己醇的質(zhì)量為：5.3mL×0.9624g/mL=5.1g，
反應(yīng)方程式為：3+8HNO₃$\stackrel{一定條件}{→}$3HOOC（CH₂）₄COOH+8NO↑+7H₂O
               3×100     8×63       3×146
               5.1g       xg          mg
則x=$\frac{8×63×5.1g}{3×100}$=8.568g，則硝酸過量，
設(shè)生成的己二酸為mg，
則m=$\frac{3×146×5.1g}{3×100}$=7.446≈7.4g，
故答案為：7.4；
（5）設(shè)NaNO₂的物質(zhì)的量為xmol，NaNO₃的物質(zhì)的量為ymol，
2NO₂+NaCO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
2y           y       y     y
NO+NO₂ +Na₂CO₃ ═2NaNO₂ +CO₂
$\frac{x-y}{2}$  $\frac{x-y}{2}$              x-y   $\frac{x-y}{2}$
已知產(chǎn)生22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）CO₂，則x+$\frac{x-y}{2}$=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$
溶液增加的質(zhì)量為：2y•46+$\frac{x-y}{2}$•30+$\frac{x-y}{2}$•46-$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$•44=44，
聯(lián)立兩個方程式解得：x：y=5：3，
所以吸收液中NaNO₂和NaNO₃的物質(zhì)的量之比為5：3；
故答案為：5：3．

點(diǎn)評 本題以已二酸的制備為載體，考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、關(guān)系式計(jì)算等，題目難度中等，題目的計(jì)算量較大，是對學(xué)生分析能力、計(jì)算能力和綜合能力的考查．