Question

17．己二酸  是一種工業(yè)上具有重要意義的有機(jī)二元酸，在化工生產(chǎn)、有機(jī)合成工業(yè)、醫(yī)藥、潤滑劑制造等方面都有重要作用，能夠發(fā)生成鹽反應(yīng)、酯化反應(yīng)等，并能與二元醇縮聚成高分子聚合物等，己二酸產(chǎn)量居所有二元羧酸中的第二位．實(shí)驗(yàn)室合成己二酸的反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖：
 
可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

物質(zhì)	密度（20℃）	熔點(diǎn)	沸點(diǎn)	溶解性	相對(duì)分子質(zhì)量
環(huán)己醇	0.962g/cm3	25.9℃	160.8℃	20℃時(shí)水中溶解度3.6g，可混溶于乙醇、苯	100
己二酸	1.36g/cm3	152℃	337.5℃	在水中的溶解度：15℃時(shí)1.44g，25℃時(shí)2.3g，易溶于乙醇，不溶于苯	146

實(shí)驗(yàn)步驟如下；
Ⅰ、在三口燒瓶中加入16mL 50%的硝酸（密度為1.31g/cm³），再加入1～2粒沸石，滴液漏斗中盛放有5.4mL環(huán)己醇．
Ⅱ、水浴加熱三口燒瓶至50℃左右，移去水浴，緩慢滴加5～6滴環(huán)己醇，搖動(dòng)三口燒瓶，觀察到有紅棕色氣體放出時(shí)再慢慢滴加剩下的環(huán)己醇，維持反應(yīng)溫度在60℃～65℃之間．
Ⅲ、當(dāng)環(huán)己醇全部加入后，將混合物用80℃～90℃水浴加熱約10min（注意控制溫度），直至無紅棕色氣體生成為止．
IV、趁熱將反應(yīng)液倒入燒杯中，放入冰水浴中冷卻，析出晶體后過濾、洗滌得粗產(chǎn)品．V、粗產(chǎn)品經(jīng)提純后稱重為5.7g．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）滴液漏斗的細(xì)支管a的作用是平衡滴液漏斗與三口燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)，使環(huán)己醇能夠順利流下，儀器b的名稱為球形冷凝管（或冷凝管）．
（2）已知用NaOH溶液吸收尾氣時(shí)發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)方程式為：
2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H2O    NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O；如果改用純堿溶液吸收尾氣時(shí)也能發(fā)生類似反應(yīng)，則相關(guān)反應(yīng)方程式為：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂、NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂．
（3）向三口燒瓶中滴加環(huán)己醇時(shí)，要控制好環(huán)己醇的滴入速率，防止反應(yīng)過于劇烈導(dǎo)致溫度迅速上升，否則．可能造成較嚴(yán)重的后果，試列舉一條可能產(chǎn)生的后果：反應(yīng)液暴沸沖出冷凝管；放熱過多可能引起爆炸；產(chǎn)生的NO₂氣體來不及被堿液吸收而外逸到空氣中．
（4）為了除去可能的雜質(zhì)和減少產(chǎn)品損失，可分別用冰水和苯洗滌晶體．
（5）粗產(chǎn)品可用重結(jié)晶法提純（填實(shí)驗(yàn)操作名稱）．本實(shí)驗(yàn)所得到的己二酸產(chǎn)率為75%．

Answer 1

分析 （1）滴液漏斗的細(xì)支管a能使三頸瓶中的氣體通過a進(jìn)入滴液漏斗上方，從而使溶液順利滴下；儀器b的名稱為：球形冷凝管（或冷凝管）；
（2）根據(jù)元素守恒，純堿與NO和NO₂反應(yīng)，生成NaNO₂、NaNO₃，且放出CO₂，據(jù)此寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）該反應(yīng)放熱，反應(yīng)溫度高，易導(dǎo)致溶液暴沸，甚至可能引起爆炸；二氧化氮有毒，能污染空氣；
（4）產(chǎn)品己二酸中含有環(huán)己醇、硝酸等雜質(zhì)，己二酸在水中的溶解度：15℃時(shí)1.44g，25℃時(shí)2.3g，易溶于乙醇、不溶于苯；
（5）粗產(chǎn)品依據(jù)溶解度差別，可以通過重結(jié)晶提純；反應(yīng)的環(huán)己醇為5.4mL，質(zhì)量=5.4ml×0.962g/ml=5.1948g，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算理論上生成己二酸的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)量．

解答 解：（1）滴液漏斗的細(xì)支管a能使三頸瓶中的氣體通過a進(jìn)入滴液漏斗上方，通過滴液漏斗上下方氣體壓強(qiáng)差而使溶液順利滴下；儀器b的名稱為：球形冷凝管，
故答案為：平衡滴液漏斗與三口燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)，使環(huán)己醇能夠順利流下；球形冷凝管（或冷凝管）；
（2）根據(jù)元素守恒，純堿與NO和NO₂反應(yīng)，生成NaNO₂、NaNO₃，且放出CO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+2NO₂═NaNO₂+NaNO₃+CO₂，NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂，
故答案為：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂；NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂；
（3）三口燒瓶中滴加環(huán)己醇時(shí)，反應(yīng)溫度迅速上升，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，需控制好環(huán)己醇的滴入速率，如果環(huán)己醇的滴入速率過快，反應(yīng)溫度高，反應(yīng)液暴沸沖出冷凝管；可能引起爆炸；二氧化氮有毒，不能直接排空，如果產(chǎn)生的二氧化氮?dú)怏w來不及被堿液吸收而外逸到空氣中而污染空氣，
故答案為：反應(yīng)液暴沸沖出冷凝管；放熱過多可能引起爆炸；產(chǎn)生的NO₂氣體來不及被堿液吸收而外逸到空氣中；
（4）產(chǎn)品己二酸中含有環(huán)己醇、硝酸等雜質(zhì)，己二酸在水中的溶解度：15℃時(shí)1.44g，25℃時(shí)2.3g，溫度高溶解度大，可用冰水洗滌，除去環(huán)己醇、硝酸，己二酸不溶于苯，最后用苯洗滌晶體，除去表面的雜質(zhì)，避免產(chǎn)品損失，
故答案為：苯；
（5）粗產(chǎn)品再溶解，再結(jié)晶析出，通過重結(jié)晶的方法提純己二酸，
反應(yīng)的環(huán)己醇為5.4mL，質(zhì)量=5.4ml×0.962g/ml=5.1948g，設(shè)生成己二酸的質(zhì)量為m，

3×100                                  3×146
5.1948g                                m
3×100：3×146=5.1948g：m
m=$\frac{3×146×5.1948g}{3×100}$=7.58g
己二酸產(chǎn)率=$\frac{5.7g}{7.58g}$×100%=75%，
故答案為：重結(jié)晶；75%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)的分離與提純、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、化學(xué)方程式的計(jì)算等，側(cè)重實(shí)驗(yàn)分析能力及知識(shí)綜合應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，難度中等．