[实验化学]对氨基苯磺酸是制取染料和一些药物的重要中间体,可由苯胺磺化得到。
已知:100 mL水在20℃时可溶解对氨基苯磺酸1.08 g,在100℃时可溶解6.67 g。
实验室可用苯胺、浓硫酸为原料,利用右图所示实验装置合成对氨基苯磺酸。实验步骤如下:步骤1:在一个250 mL三颈烧瓶中加入10 mL苯胺及几粒沸石,将三颈烧瓶放在冰水中冷却,小心地加入18 mL浓硫酸。在三颈烧瓶的两个瓶口上分别装冷凝管、温度计,另一个没有使用的瓶口用塞子塞紧。将三颈烧瓶置于油浴中缓慢加热至170~180℃,维持此温度2~2.5小时。
步骤2:将反应产物冷却至约50℃后,倒入盛有100 mL冷水的烧杯中,用玻璃棒不断搅拌,促使对氨基苯磺酸晶体析出。用该烧杯中的少量冷水将烧瓶内残留的产物冲洗到烧杯中,抽滤,用少量冷水洗涤,得到对氨基苯磺酸粗产品。
步骤3:将粗产品用沸水溶解,冷却结晶,抽滤,收集产品,晾干可得纯净的对氨基苯磺酸。
(1)实验装置中冷凝管由 处(填“a”或“b”)通入冷凝水。
(2)步骤1油浴加热的优点有 。
(3)步骤2中用玻璃棒不断搅拌可促使对氨基苯磺酸晶体析出的理由是 ,用少量冷水洗涤的目的是 。
(4)步骤2和3均进行抽滤操作,在抽滤完毕停止抽滤时,应注意先拆下连接泵和吸滤瓶的橡皮管,然后关闭水龙头,其目的是 。
(5)步骤3中若溶液颜色过深,可用 进行脱色处理。
[物质结构与性质]2016年9月南开大学学者首次测试了一种新型锌离子电池,该电池以Zn(CF3SO3)2为电解质,用有阳离子型缺陷的ZnMn2O4为电极,成功的获得了稳定的大功率电流。
(1)写出Mn原子基态核外电子排布式 。
(2)CF3SO3H是一种有机强酸,结构式如图1所示,通常用 CS2、IF5、H2O2等为主要原料制取。
①1molCF3SO3H分子中含有的σ键的数目为 mol。
②H2O2分子中O原子的杂化方式为 。与CS2互为等电子体的分子为 。
③IF5遇水完全水解生成两种酸,写出相关化学方程式: 。
(3)硫化锌晶体的构型有多种,其中一种硫化锌的晶胞如图2,该晶胞中S2-的配位数为 。
氢能是发展中的新能源。回答下列问题:
(1)氢气可用于制备绿色氧化剂H2O2。
已知:H2(g)+X(l)=Y(l) ΔH1
O2(g)+Y(l)=X(l)+H2O2(l) ΔH2
其中X、Y为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的ΔH<0,其原因是 。
(2)硼氢化钠(NaBH4)是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为 。
(3)化工生产的副产物也是氢气的来源之一。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe + 2H2O + 2OH-FeO42- + 3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42-,镍电极有气泡产生。若NaOH溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。
已知:Na2FeO4在强碱性条件下能稳定存在。
①a为 极(填“正”或“负”),铁电极的电极反应式为 。
②电解一段时间后,c (OH-)升高的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,
M、N两点均低于c(Na2FeO4)最高值,请分析原因。M点: ;N点: 。
实验室以废铁屑为原料制备草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)。过程如下:
已知:①pH>4时,Fe2+易被氧气氧化
相关物质的溶解度曲线如图。
(1)①废铁屑在进行“溶解”前,需要在5%的Na2CO3溶液中加热数分钟,并洗涤干净,Na2CO3溶液的作用是 。
②用稀硫酸调溶液pH至1~2的目的:一是抑制Fe2+ 和NH4+的水解;二是 。
③操作I是为了得到(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,则操作I应进行蒸发浓缩、结晶、过滤。那么过滤时适宜的温度为 。
④检验FeC2O4·xH2O沉淀是否洗涤干净的方法是 。
(2)通常用已知浓度的酸性高锰酸钾溶液测定草酸亚铁晶体的纯度。已知酸性条件下MnO4-转化为Mn2+,写出MnO4-与Fe2+反应的离子方程式: 。
(3)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备较纯净的FeSO4溶液,再合成FeC2O4·xH2O。请补充完整由硫铁矿烧渣制备纯净FeSO4溶液的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量硫铁矿烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应,过滤, ,过滤,得到较纯净的FeSO4溶液。
FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等
(1)若要溶解电路板上3.2g的铜,则至少需要1 mol·L-1 FeCl3溶液的体积为 mL。
(2)检验腐蚀电路铜板后的溶液中是否存在Fe3+的试剂是 。
(3)腐蚀电路铜板后的溶液中铜元素含量的测定:
取20.00mL腐蚀电路铜板后的溶液于碘量瓶中,先加足量NaF(发生的反应为Fe3++6F-=[FeF6]3-),再加足量的10%KI溶液,摇匀。塞上碘量瓶瓶塞,置于暗处5min,充分反应后(有CuI沉淀生成),加几滴淀粉溶液,用0.1000 mol·L−1Na2S2O3标准溶液滴定到终点时,共消耗20.00mL标准液。测定过程中有关物质的转化关系如下:
若测定过程中碘量瓶敞口置于暗处5min,会导致测定结果 (填:“偏高”、“偏低”、“无影响”)。
计算该腐蚀液中铜元素的含量(用g·L−1表示),写出计算过程。
化合物G是生命合成核酸的必需前体物质,对机体免疫功能和修复具有重要作用。化合物G 的一种合成路线如下:
(1)化合物A中含氧官能团的名称为 和 。
(2)化合物E的分子式为C5H10O3N2,其结构简式为 ;由F→G的反应类型为 。
(3)一定条件下F可转化为H( ),写出同时满足下列条件的H的一种同分异构体的结构简式 。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②能与盐酸反应;③分子中只含有3种不同化学环境的氢。
(4)已知: