Question

2．已二酸是一種重要的有機二元酸，主要用于制造尼龍66纖維和尼龍66樹脂，在實驗室中可通過環(huán)己醇的氧化反應來制備．反應原理：3+8HNO₃$\stackrel{一定條件}{→}$3HOOC（CH₂）₄COOH+8NO↑+7H₂O，反應裝置（部分夾持裝置和熱源已省略）如圖所示．
實驗步驟：
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、首先將瓶內液體加熱到50℃左右，開動攪拌器，滴入環(huán)己醇，使反應處于微沸狀態(tài)．滴加完畢后于90℃左右水浴加熱20分鐘，至反應完畢．
Ⅲ、趁熱倒出瓶中混合液于燒杯內，燒杯置于冰水浴中，靜置冷卻，析出產品，過濾，用少量冷水洗滌沉淀，干燥后稱重．
Ⅳ、將粗產品在水中進行重結晶操作．
請回答下列問題：
（1）儀器a的名稱是冷凝管．儀器b在使用前應檢查是否漏水．
（2）偏釩酸銨的作用是催化劑．
（3）反應完成后，趁熱倒出反應液的目的是反應剛結束的時候，反應液容易倒出，若冷卻至室溫，己二酸會結晶析出，不容易倒出，造成產品的損失．
（4）本實驗中己二酸的理論產量為7.4g．
（5）用純堿液吸收尾氣時發(fā)生的相關化學反應為：
2NO₂+NaCO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂  ①
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂  ②
現(xiàn)用1000g質量分數(shù)為21.2%的純堿吸收液吸收尾氣，每產生22.4L（標準狀況下）CO₂時，吸收液質量就增加44g．則吸收液中NaNO₂和NaNO₃的物質的量之比為5：3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗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)反應原理可知，偏釩酸銨不參加反應，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）加入的硝酸的質量為：16.0mL×1.31g/mL×50%=10.5g，環(huán)己醇的質量為：5.3mL×0.9624g/mL=5.1g，根據(jù)方程式判斷二者哪個過量，按照量少的計算己二酸的理論產量；
（5）設NaNO₂的物質的量為xmol，NaNO₃的物質的量為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      $\frac{x-y}{2}$  
已知產生22.4L（標準狀況下）CO₂，則x+$\frac{x-y}{2}$=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$
溶液增加的質量為：2y•46+$\frac{x-y}{2}$•30+$\frac{x-y}{2}$•46-（y+$\frac{x-y}{2}$）•44=44，據(jù)此計算．

解答 解：（1）由實驗裝置圖可知，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）已知反應原理為：3+8HNO₃$\stackrel{一定條件}{→}$3HOOC（CH₂）₄COOH+8NO↑+7H₂O，該反應過程中偏釩酸銨不參加反應，所以作催化劑；
故答案為：催化劑；
（3）反應完成后，要趁熱倒出反應液，因為己二酸常溫下為固體，溫度較低時會從溶液中析出，反應剛結束的時候，液體溫度較高，反應液容易倒出，若冷卻至室溫，己二酸會結晶析出，不容易倒出，造成產品的損失；
故答案為：反應剛結束的時候，反應液容易倒出，若冷卻至室溫，己二酸會結晶析出，不容易倒出，造成產品的損失；
（4）加入的硝酸的質量為：16.0mL×1.31g/mL×50%=10.5g，環(huán)己醇的質量為：5.3mL×0.9624g/mL=5.1g，
反應方程式為：3+8HNO₃$\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NaNO₂的物質的量為xmol，NaNO₃的物質的量為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   $\frac{x-y}{2}$
已知產生22.4L（標準狀況下）CO₂，則x+$\frac{x-y}{2}$=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$
溶液增加的質量為：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的物質的量之比為5：3；
故答案為：5：3．

點評 本題以已二酸的制備為載體，考查化學實驗基本操作、關系式計算等，題目難度中等，題目的計算量較大，是對學生分析能力、計算能力和綜合能力的考查．