Question

【題目】CCl3CHO是一種藥物合成的中間體，可通過CH3CH2OH + 4Cl2 → CCl3CHO+5HCl進行制備。制備時可能發生的副反應為C2H5OH + HCl→C2H5Cl + H2O、CCl3CHO+HClO—CCl3COOH+HCl。合成該有機物的實驗裝置示意圖(加熱裝 置未畫出)和有關數據如下：

(1)A中恒壓漏斗的作用是______；A裝置中發生反應的化學方程式為_____。

(2)裝置B的作用是____；裝置F在吸收氣體時，為什么可以防止液體發生倒吸現象______。

(3)裝置E中的溫度計要控制在70℃，三口燒瓶采用的最佳加熱方式是______。如果要在球形冷凝管中注入冷水增加冷凝效果，冷水應該從_____(填“a”或“b”)口通入。實驗使用球形冷凝管而不使用直形冷凝管的目的是________。

(4)實驗中裝置C中的試劑是飽和食鹽水，裝置中D的試劑是濃H2SO4。如果不使用D裝置，產品中會存在較多的雜質_______(填化學式)。除去這些雜質最合適實驗方法是______。

(5)利用碘量法可測定產品的純度，反應原理如下：

CCl3CHO+NaOH→CHC13+HCOONa

HCOONa+I2=HI+NaI+CO2

I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O8

稱取該實驗制備的產品5.00 g，配成100.00 mL溶液，取其中10.00 mL,調節溶液 為合適的pH后，加入30.00 mL 0.100 mol L-1的碘標準液，用0 100 mol L-1的 Na2S2O3溶液滴定，重復上述3次操作，消耗Na2S2O3溶液平均體積為20.00 mL,則該次實驗所得產品純度為_________。

Answer 1

【答案】保持漏斗和反應容器內的氣壓相等 2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 安全瓶(或防止裝置C中液體倒吸入裝置A中) 漏斗口徑較大，被吸住的液體會迅速回落燒杯中 水浴 b 增大蒸氣與外界接觸面積，提高冷凝回流效果 C2H5Cl、CCl3COOH 蒸餾 59%

【解析】

A裝置利用高錳酸鉀與濃鹽酸制備氯氣，C裝置用飽和食鹽水除去HCl，D裝置盛放濃硫酸干燥氯氣，E中反應制備CCl3CHO。F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)A中的恒壓漏斗使得漏斗中的壓強和圓底燒瓶中的壓強相同，從而濃鹽酸能夠順利流下。高錳酸鉀與濃鹽酸反應生成氯氣，方程式為2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O；

(2)裝置B中的導管很短，而且B中沒有試劑，所以是作安全瓶，防止C裝置處理HCl氣體時發生倒吸。裝置F中倒扣的漏斗，與液體接觸的部分橫截面積很大，被吸住的液體會迅速回落燒杯中，不會發生倒吸。答案為安全瓶 漏斗口徑較大，被吸住的液體會迅速回落燒杯中；

(3)溫度要控制在70℃，未超過水的沸點100℃，可以選擇水浴加熱，即最佳的加熱方式為水浴加熱。冷凝過程中，冷凝管中應該充滿水，所以冷水應該從b口進。球形冷凝管與蒸氣接觸的面積大，冷凝回流效果更好。 答案為：水浴 b 增大蒸氣與外界接觸面積，提高冷凝回流效果；

(4)如果沒有濃硫酸干燥，則E中會有水參加反應，水與氯氣反應生成HCl和HClO，副反應就會發生，生成的產物有C2H5Cl、CCl3COOH。從圖表所給的信息來看，雜質均溶于乙醇，得到一混合液體，且沸點相差較大，使用蒸餾，可以分離除去；

(5)加入的碘單質被硫代硫酸鈉和CCl3CHO消耗，加入的碘單質的物質的量為0.03L ×0.100 mol L-1=0.003mol，消耗的Na2S2O3的物質的量為0.02L ×0.100 mol L-1=0.002mol。有關系式為

I2 ~CCl3CHO I2 ~ 2Na2S2O3

0.001mol 0.002mol

CCl3CHO消耗碘單質的物質的量為0.003-0.001mol=0.002mol，則10mL的溶液中含有CCl3CHO的物質的量為0.002mol。100mL溶液中含有CCl3CHO為0.02mol，質量為0.02mol×147.5g=2.95g，則純度。