Question

20．某探究小組設計如右圖所示裝置（夾持、加熱儀器略），模擬工業(yè)生產進行制備三氯乙醛（CCl₃CHO）的實驗． 查閱資料，有關信息如圖：
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相關物質的部分物理性質：

	C2H5OH	CCl3CHO	CCl3COOH	C2H5Cl
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b的名稱為圓底燒瓶，裝置B中的試劑是飽和食鹽水，裝置A中發(fā)生反應的化學方程式是MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）裝置C的作用為除去氯氣中混有的H₂O，減少三氯乙酸的生成；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，不能采取先將D中的混合物冷卻到室溫，再用過濾的方法分離出CCl₃COOH的原因為CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO．
（4）裝置E中溶液為NaOH溶液，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）測定產品純度：稱取產品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，加鹽酸調節(jié)溶液的pH，立即用0.02000mol•L^-1　Na₂S₂O₃溶液滴定至終點．進行平行實驗后，測得消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL．則產品的純度為88.5%．（CCl₃CHO的相對分子質量為147.5）
滴定的反應原理如下：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^-1　 mol•L^-1，K_a （CH₃COOH）=1.7×10^-5　 mol•L^-1
請設計實驗證明三氯乙酸、乙酸的酸性強弱．
分別測定0.1 mol•L^-1兩種酸溶液的pH，三氯乙酸的pH較小，證明三氯乙酸的酸性強于乙酸．

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）由儀器的結構，可知b為圓底燒瓶；用飽和食鹽水除去HCl；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；
（2）除去水蒸氣，減少三氯乙酸的生成；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中為氫氧化鈉溶液，吸收氯氣與HCl；
（5）根據消耗的Na₂S₂O₃計算剩余I₂的物質的量，進而計算與HCOO^-反應的I₂的物質的量，再根據關系式：CCl₃CHO～HCOO^-～I₂計算；
（6）由電離平衡常數可知，三氯乙酸的酸性比乙酸的酸性強，可以測定相同濃度的pH驗證．

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）由儀器的結構，可知b為圓底燒瓶；B裝置用飽和食鹽水除去HCl，減少副反應發(fā)生，撤去B裝置，氯氣中混有HCl，增大副反應C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O的發(fā)生，導致裝置D中副產物C₂H₅Cl增多；
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，
故答案為：圓底燒瓶；飽和食鹽水；MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）C裝置盛放濃硫酸干燥氯氣，除去水蒸氣，減少三氯乙酸的生成；控制反應溫度在70℃左右，應采取水浴加熱
故答案為：除去氯氣中混有的H₂O，減少三氯乙酸的生成；水浴；
（3）CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO，用過濾的方無法分離出CCl₃COOH，應采取蒸餾方法進行分離，
故答案為：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）剩余I₂的物質的量0.02000mol•L^-1×0.02L=2×10^-4mol，與HCOO^-反應的I₂的物質的量為0.1000mol•L^-1×0.02L-2×10^-4mol=1.8×10^-3mol，由CCl₃CHO～HCOO^-～I₂可知，CCl₃CHO的物質的量為1.8×10^-3mol，則產品的純度為$\frac{1.8×1{0}^{-3}mol×147.5g/mol}{0.3g}$×100%=88.5%，
故答案為：88.5%；
（6）由電離平衡常數可知，三氯乙酸的酸性比乙酸的酸性強，證明三氯乙酸、乙酸的酸性強弱的實驗方案為：分別測定0.1 mol•L^-1兩種酸溶液的pH，三氯乙酸的pH較小，證明三氯乙酸的酸性強于乙酸，
故答案為：分別測定0.1 mol•L^-1兩種酸溶液的pH，三氯乙酸的pH較小，證明三氯乙酸的酸性強于乙酸．

點評 本題考查有機物制備、物質含量測定、實驗方案設計、物質的分離提純、對裝置的分析評價等，關鍵是明確反應原理與各裝置作用，掌握常用物質分離提純方法，注意對題目信息的應用，難度中等．