Question

20．己二酸是合成高分子化合物尼龍-66的原料．某學(xué)習(xí)小組擬在實驗室以環(huán)己醇為原料制備己二酸．反應(yīng)原理如下：
3+8HNO₃$\stackrel{一定條件}{→}$3HOOC（CH₃）₄COOH+8NO↑+7H₂O
反應(yīng)裝置（部分夾持裝置和加熱裝置已省略）如圖所示．
實驗步驟：
步驟1：在三頸瓶中加入16.0mL50%硝酸（ρ=1.31g•cm^-3）和微量（0.01g）偏釩酸銨，三頸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a滴加5.3mL環(huán)己醇，儀器b另一端連接氣體吸收裝置，用燒堿作吸收溶液．
步驟2：首先將三頸瓶內(nèi)液體加熱到50℃左右，開動攪拌器，滴入環(huán)己醇（ρ=0.9624g•cm^-3），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．
步驟3：趁熱倒出三頸瓶中的混合液于燒杯內(nèi)，將燒杯靜置于冰水浴中冷卻析出產(chǎn)品，過濾，用少量冷水洗滌，干燥后稱重．
步驟4：將粗產(chǎn)品在水中進(jìn)行重結(jié)晶操作，最終得到5.6g產(chǎn)品．
請回答下列問題：
（1）使用儀器b的目的是起冷凝、回流作用；向三頸瓶中加入環(huán)己醇的操作是先打開分液漏斗上口的塞子，再打開活塞，緩慢滴入環(huán)己醇．
（2）如果向三頸瓶種快速一次性加入環(huán)己醇，產(chǎn)率會減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”，下同）；本實驗若用發(fā)煙硝酸替代50%硝酸，產(chǎn)率會減�。�
（3）下列有關(guān)加入偏釩酸銨的說法合理的是C．
A．避免副產(chǎn)品生成        B．提高產(chǎn)品的產(chǎn)率
C．提高合成產(chǎn)品的速率    D．防加熱時溶液暴沸
（4）步驟3中用“冷水”洗滌，不用熱水洗滌，其目的是己二酸隨著溫度的降低溶解度減小，用“冷水”洗滌己二酸減少溶解，熱水洗滌己二酸會溶解．
（5）燒堿溶液吸收空氣的尾氣，最終只生成一種最高價態(tài)鹽．寫出該反應(yīng)的離子方程式：4NO+3O₂+4OH^-=4NO₃^-+2H₂O．
（6）該實驗的產(chǎn)率約為73.2%．

Answer 1

分析 （1）儀器b的名稱為：球形冷凝管，起冷凝、回流作用；通過分液漏斗加入液體時，首先打開分液漏斗上口的塞子，保證內(nèi)外壓強(qiáng)一致；
（2）向三頸瓶種快速一次性加入環(huán)己醇，環(huán)己醇揮發(fā)；發(fā)煙硝酸易分解，反應(yīng)物減少；
（3）在此反應(yīng)過程中利用了硝酸的強(qiáng)氧化性氧化環(huán)己醇得到己二酸，故偏釩酸銨的作用是催化劑；
（4）從題目中信息可知己二酸隨著溫度的降低溶解度減��；
（5）尾氣的成分為一氧化氮和氧氣，與燒堿反應(yīng)生成硝酸鈉；
（6）根據(jù)產(chǎn)率=$\frac{實際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%計算．

解答 解：（1）儀器b的名稱為：球形冷凝管，冷水從冷凝管下口入，上口出，起冷凝、回流作用；向三頸瓶中加入環(huán)己醇的操作是先打開分液漏斗上口的塞子，再打開活塞，緩慢滴入環(huán)己醇；
故答案為：起冷凝、回流作用；先打開分液漏斗上口的塞子，再打開活塞，緩慢滴入環(huán)己醇；
（2）向三頸瓶種快速一次性加入環(huán)己醇，環(huán)己醇揮發(fā)，產(chǎn)率會減��；本實驗若用發(fā)煙硝酸替代50%硝酸，發(fā)煙硝酸易分解，反應(yīng)物減少，產(chǎn)率會減�。�
故答案為：減�。粶p��；
（3）在此反應(yīng)過程中利用了硝酸的強(qiáng)氧化性氧化環(huán)己醇得到己二酸，故偏釩酸銨的作用是催化劑，提高合成產(chǎn)品的速率；
故選C．
（4）己二酸隨著溫度的降低溶解度減小，故用“冷水”洗滌己二酸減少溶解；
故答案為：己二酸隨著溫度的降低溶解度減小，用“冷水”洗滌己二酸減少溶解，熱水洗滌己二酸會溶解；
（5）尾氣的成分為一氧化氮和氧氣，與燒堿反應(yīng)生成硝酸鈉，方程式為：4NO+3O₂+4NaOH=4NaNO₃ +2H₂O，離子方程式：4NO+3O₂+4OH^-=4NO₃^-+2H₂O；
故答案為：4NO+3O₂+4OH^-=4NO₃^-+2H₂O；
（6）16.0mL 50% 硝酸（ρ=1.31g•cm^-3）的物質(zhì)的量為$\frac{16.0mL×1.31g•c{m}^{-3}×50%}{63g/mol}$=0.166mol，5.3mL環(huán)己醇的物質(zhì)的量為$\frac{5.3mL×0.9624g•c{m}^{-3}}{100g/mol}$=0.051mol，由根據(jù)方程式3+8HNO₃$\stackrel{一定條件}{→}$3HOOC（CH₃）₄COOH+8NO↑+7H₂O可知環(huán)己醇不足，生成的HOOC（CH₃）₄COOH的物質(zhì)的量為0.051mol，質(zhì)量為0.051mol×150g/mol=7.65g，所以己二酸的產(chǎn)率為$\frac{5.6g}{7.65g}$×100%=73.2%；
故答案為：73.2%；

點評 本題考查了化學(xué)基本儀器的使用，化學(xué)實驗基本操作方法，產(chǎn)率的計算以及利用方程式的有關(guān)計算等，題目難度中等．