【題目】有機(jī)合成中的一種重要還原劑—鋁氫化鈉(NaAlH4),其合成線路如圖所示:

1已知:AlCl3的熔點(diǎn)為190℃,沸點(diǎn)為178℃,在潮濕空氣中會(huì)水解。某實(shí)驗(yàn)小組利用圖所示裝置制取無(wú)水AlCl3。

①A中所盛裝的固體試劑的化學(xué)式為________________________。

②裝置F的作用是_________________________________________________

2若改變A、B、D 中的試劑就可以用該裝置制取NaH,如制取中操作不當(dāng),制得的NaH中可能含有的主要雜質(zhì)為__________(填序號(hào))。

a.Na b.NaOH c.Na2O2 d.Na2CO3

3AlCl3NaH 反應(yīng)時(shí),需將AlCl3溶于有機(jī)溶劑,再將得到的溶液滴加到NaH粉末上,此反應(yīng)中NaH的轉(zhuǎn)化率較低的原因是____________________________________

4鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應(yīng),甚至爆炸,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。

5現(xiàn)設(shè)計(jì)如圖所示四種裝置,測(cè)定鋁氫化鈉粗產(chǎn)品的純度(只含NaH雜質(zhì))。

從簡(jiǎn)約性、安全性和準(zhǔn)確性考慮,最適宜的裝置是_________(填編號(hào))。鋁氫化鈉與水完全反應(yīng),讀氣體體積時(shí)需冷卻至室溫,則冷卻至室溫的標(biāo)志是__________________________________。

若稱取24.0g樣品與水完全反應(yīng)后,測(cè)得生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為38.08L,則樣品中鋁氫化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______________。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

【答案】 KMnO4[或KClO3、K2Cr2O7、Ca(ClO)2等] 吸收多余的氯氣,同時(shí)防止空氣中的水汽進(jìn)入裝置E,造成AlCl3水解 a 反應(yīng)生成的NaCl沉積在NaH表面,阻止了AlCl3與NaH進(jìn)一步反應(yīng)或NaH為離子化合物,難溶于有機(jī)溶劑,使反應(yīng)物難以接觸而發(fā)生反應(yīng) NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2 連續(xù)兩次讀數(shù)的氫氣體積相等(其他合理答案也可) 0.90或90%

【解析】1)由圖中信息可知,A為常溫下制取氯氣的裝置,BC為氯氣的凈化裝置,D為制備氯化鋁的裝置,E為氯化鋁的收集裝置,F為尾氣處理及防止氯化鋁潮解的裝置。①A中所盛裝的固體試劑為強(qiáng)氧化劑,其可能為KMnO4[KClO3、K2Cr2O7Ca(ClO)2],不可能是二氧化錳。

②裝置F的作用是吸收多余的氯氣,同時(shí)防止空氣中的水汽進(jìn)入裝置E,造成AlCl3水解。

2)若改變A、BD 中的試劑就可以用該裝置制取NaH,在給D裝置加熱前一定要用氫氣排盡系統(tǒng)內(nèi)的空氣并驗(yàn)純,否則可能會(huì)爆炸,所以殘余氧氣把鈉氧化的可能要排除,即使有鈉與氧氣反應(yīng)生成過(guò)氧化鈉,過(guò)氧化鈉有強(qiáng)氧化性、也會(huì)在加熱的條件下與氫氣反應(yīng)生成氫氧化鈉反應(yīng)完全后,氫化鈉必須在氫氣中冷卻到室溫,否則一旦與潮濕的空氣相遇即可能爆炸,故排除存在過(guò)氧化鈉這種雜質(zhì)的可能。從化學(xué)平衡的角度分析,制得的NaH中可能含有的主要雜質(zhì)應(yīng)該是鈉,選a。

3AlCl3NaH 反應(yīng)時(shí),需將AlCl3溶于有機(jī)溶劑,再將得到的溶液滴加到NaH粉末上,此反應(yīng)中NaH的轉(zhuǎn)化率較低的原因是:反應(yīng)生成的NaCl沉積在NaH表面,阻止了AlCl3NaH進(jìn)一步反應(yīng)或NaH為離子化合物,難溶于有機(jī)溶劑,使反應(yīng)物難以接觸而發(fā)生反應(yīng)。

4)鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應(yīng),甚至爆炸,說(shuō)明該反應(yīng)能生成氫氣并放出大量的熱,故其反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2。

5)從簡(jiǎn)約性、安全性和準(zhǔn)確性考慮,丙中可以控制緩慢滴加水,且不會(huì)引起倒吸,可以直接讀取氣體體積,所以最適宜的裝置是丙。鋁氫化鈉與水完全反應(yīng),讀氣體體積時(shí)需冷卻至室溫,則冷卻至室溫的標(biāo)志是連續(xù)兩次讀數(shù)的氫氣體積相等。若稱取24.0g樣品與水完全反應(yīng)后,測(cè)得生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為38.08L,則氫氣的物質(zhì)的量為1.7mol,樣品中的兩種物質(zhì)均可與水反應(yīng)生成氫氣,NaH+H2O=NaOH+ H2,所以n(NaH) 24g/mol+n(NaAlH4) =24.0g, =4n(NaAlH4)+ n(NaH)=1.7mol解之得,n(NaAlH4)=0.4mol,所以樣品中鋁氫化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.90(90%)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A. 原溶液中一定存在SO42–、CO32–和NH4+

B. 原溶液中一定不存在Ca2+,無(wú)法判斷Cl是否存在

C. 要確定Cl是否存在,可取少許溶液2加入硝酸銀和稀硝酸檢驗(yàn)

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已知以下信息:

。

回答下列問(wèn)題:

1A的名稱是_________________,D中含有的官能團(tuán)名稱是________________________。

2B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為__________________。聚乙烯醇縮丁醛的分子式為_________________________。

3⑦的反應(yīng)類型是__________________________。

4寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式:_____________________________________

5M 與碳酸二甲酯()互為同系物,滿足下列條件的M 的同分異構(gòu)體共有______種。其中核磁共振氫譜有3組峰,峰面積之比為3 :2 :3,該同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________。

①相對(duì)分子質(zhì)量比碳酸二甲酯多14;

②酸性條件下能發(fā)生水解,且水解后的產(chǎn)物不含結(jié)構(gòu);

③分子中不含醚鍵結(jié)構(gòu)()。

6參照上述合成路線,設(shè)計(jì)一條由2-氯丁烷和必要的無(wú)機(jī)試劑制備的合成路線(注明必要的反應(yīng)條件)。___________________

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反應(yīng)

溫度

()

反應(yīng)物

H2O

Na2S2O3

H2SO4

V(mL)

V(mL)

c(mol·L-1)

V(mL)

c(mol·L-1)

A

10

5

0.1

10

0.1

5

B

10

5

0.1

5

0.1

10

C

30

5

0.1

5

0.1

10

D

30

5

0.2

5

0.2

10

A.AB.BC.CD.D

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B. 負(fù)極可能會(huì)發(fā)生副反應(yīng):2Al+2OH-+2H2O=2A1O2-+3H2

C. 當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0 05mole-時(shí),正極質(zhì)量減少0.4g

D. 電池工作時(shí),正極附近pH變小

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(2)為了驗(yàn)證 Fe3+與 Cu2+氧化性強(qiáng)弱,下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>______;

(3)將 H2設(shè)計(jì)成燃料電池,其總利用率比直接燃燒更高,裝置如下圖所示(A、 B 為多孔碳棒)。______處電極入口通 H2(填 A 或 B),其電極反應(yīng)式為______

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①滴加Mg(NO3)2溶液 ②過(guò)濾 ③滴加AgNO3溶液 ④滴加Ba(NO3)2溶液

A.①②④②③B.④②①②③C.①②③②④D.④②③②①

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