Question

【題目】實驗室用鎂還原硝基苯制取反式偶氮苯的化學方程式為：2+4Mg+8CH3OH→+4Mg(OCH3)2+4H2O

已知：①Mg(OCH3)2在水中極易水解。

②反式偶氮苯產品在紫外線照射后部分轉化為順式偶氮苯。

③反式（順式）偶氮苯橙紅色晶體，溶于乙醇、乙醚和醋酸，不溶于水。遇明火、高熱可燃，受高熱分解放出有毒的氣體。

主要實驗裝置和步驟如下：

（I）合成：在反應器中加入一定量的硝基苯、甲醇和一小粒碘，加入少量鎂粉，立即發生反應；等大部分鎂粉反應完全后，再加入鎂粉，反應繼續進行，等鎂粉完全反應后，加熱回流30 min。

（II）分離與提純：

①將所得液體趁熱倒入燒杯的冰水中，并不斷攪拌，用冰醋酸小心中和至pH為4～5，析出橙紅色固體，過濾，用少量冰水洗滌。

②用95%的乙醇重結晶。回答下列問題：

（1）如圖加熱回流裝置中，儀器a的名稱是________，進水口為________（填1或2）

（2）若將鎂粉一次性加入已裝硝基苯、甲醇混合液的三頸瓶中，可能導致_________________。

A．反應太劇烈 B．液體太多攪不動 C．反應變緩慢 D．副產物增多

（3）分離與提純：

①析出橙紅色固體，過濾，用少量冰水洗滌中用冰水洗滌的原因是________________。

②為了得到較大顆粒的晶體，加入冰醋酸時需要________（填“緩慢加入”、“快速加入”）。

③燒杯中的反式偶氮苯轉入布氏漏斗時，杯壁上往往還粘有少量晶體，需選用液體將杯壁上的晶體沖洗下來后轉入布氏漏斗，下列液體最合適的是_______。

A．冰水 B．飽和NaCl溶液

C．95％乙醇水溶液 D．濾液

④抽濾完畢，應先斷開________________________，以防倒吸。

⑤重結晶操作包括“加熱溶解、趁熱過濾、冷卻結晶、抽濾、洗滌、干燥”。上述重結晶過程中的________操作除去了不溶性雜質。

（4）取0.1 g偶氮苯，溶于5 mL左右的苯中，將溶液分成兩等份，分別裝于兩個試管中，其中一個試管用黑紙包好放在陰暗處，另一個則放在陽光下照射。用毛細管各取上述兩試管中的溶液點在距離濾紙條末端1 cm處，再將濾紙條末端浸入裝有1∶3的苯環己烷溶液的容器中，實驗操作及現象如下圖所示：

①實驗中分離物質所采用的方法是________法。

②薄層色譜分析中，極性弱的物質，在溶劑中擴散更快。某同學采用薄層色譜分析所得偶氮苯，實驗開始時和展開后的斑點如圖所示，則反式偶氮苯比順式偶氮苯的分子極性________________（填“強”或“弱”）。

Answer 1

【答案】 冷凝管 2 AD 減少偶氮苯的溶解 緩慢加入 D 抽氣泵和安全瓶 趁熱過濾 層析（色層、色譜） 弱

【解析】（1）儀器a的名稱為冷凝管。冷凝管中水流方向“下進上出”。

（2）若將鎂粉一次性加入已裝硝基苯、甲醇混合液的三頸瓶中，可導致反應太劇烈，副產物增多。

（3）①根據已知③“反式（順式）偶氮苯橙紅色晶體，溶于乙醇、乙醚和醋酸，不溶于水”，析出橙紅色固體，過濾，用少量冰水洗滌的目的是：減少偶氮苯的溶解。

②結晶速率越慢得到的晶體顆粒越大。

③用濾液沖洗既不會使晶體溶解，同時不會引入雜質。

④抽濾完畢，應先斷開抽氣泵和安全瓶之間的橡皮管。

⑤趁熱過濾除去了不溶性雜質。

（4）①根據所做實驗，實驗中分離物質所采用的方法是：層析（色層、色譜）法。

②根據已知②“反式偶氮苯產品在紫外線照射后部分轉化為順式偶氮苯”，紫外線照射后的樣品中含反式偶氮苯和順式偶氮苯；根據實驗開始時和展開后的斑點，反式偶氮苯擴散得更快，在薄層色譜分析中，極性弱的物質，在溶劑中擴散更快，所以反式偶氮苯比順式偶氮苯分子的極性弱。

（1）根據儀器a的構造特點，儀器a的名稱為冷凝管。冷凝管中水流方向“下進上出”，進水口為2。

（2）根據實驗和已知③“反式（順式）偶氮苯遇明火、高熱可燃，受高熱分解放出有毒的氣體”。若將鎂粉一次性加入已裝硝基苯、甲醇混合液的三頸瓶中，可導致反應太劇烈，副產物增多，答案選AD。

（3）①根據已知③“反式（順式）偶氮苯橙紅色晶體，溶于乙醇、乙醚和醋酸，不溶于水”，析出橙紅色固體，過濾，用少量冰水洗滌的目的是：減少偶氮苯的溶解。

②結晶速率越慢得到的晶體顆粒越大，為了得到較大顆粒的晶體，加入冰醋酸時需要緩慢加入。

③燒杯中的反式偶氮苯轉入布氏漏斗時，杯壁上往往還粘有少量晶體，需選用液體將杯壁上的晶體沖洗下來后轉入布氏漏斗，目的是減少晶體的損失；所以選擇沖洗的液體既不會使晶體溶解，同時不會引入雜質，最合適的液體是濾液；答案選D。

④抽濾完畢，應先斷開抽氣泵和安全瓶之間的橡皮管。

⑤重結晶操作包括“加熱溶解、趁熱過濾、冷卻結晶、抽濾、洗滌、干燥”，其中“趁熱過濾”除去了不溶性雜質，“冷卻結晶、抽濾”除去了可溶性雜質；重結晶過程中“趁熱過濾”除去了不溶性雜質。

（4）①根據所做實驗，實驗中分離物質所采用的方法是：層析（色層、色譜）法。

②根據已知②“反式偶氮苯產品在紫外線照射后部分轉化為順式偶氮苯”，紫外線照射后的樣品中含反式偶氮苯和順式偶氮苯；根據實驗開始時和展開后的斑點，反式偶氮苯擴散得更快，在薄層色譜分析中，極性弱的物質，在溶劑中擴散更快，所以反式偶氮苯比順式偶氮苯分子的極性弱。