Question

12．某探究小組設計如圖所示裝置（夾持、加熱儀器略），模擬工業生產進行制備三氯乙醛（CCl₃CHO）的實驗．查閱資料，有關信息如下：
①制備反應原理：C₂H₅OH+4Cl₂→CCl₃CHO+5HCl
可能發生的副反應：C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O
CCl₃CHO+HClO→CCl₃COOH+HCl
（三氯乙酸）
②相關物質的相對分子質量及部分物理性質：

	C2H5OH	CCl3CHO	CCl3COOH	C2H5Cl
相對分子質量	46	147.5	163.5	64.5
熔點/℃	-114.1	-57.5	58	-138.7
沸點/℃	78.3	97.8	198	12.3
溶解性	與水互溶	可溶于水、乙醇	可溶于水、乙醇、三氯乙醛	微溶于水，可溶于乙醇

（1）儀器A中發生反應的化學方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
（2）裝置B中的試劑是飽和食鹽水，若撤去裝置B，可能導致裝置D中副產物C₂H₅Cl（填化學式）的量增加；裝置D可采用水浴加熱的方法以控制反應溫度在70℃左右．
（3）裝置中球形冷凝管的作用為冷凝回流 寫出E中所有可能發生的無機反應的離子方程式Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O、H⁺+OH^-=H₂O．
（4）反應結束后，有人提出先將D中的混合物冷卻到室溫，再用過濾的方法分離出CCl₃COOH．你認為此方案是否可行不可行，為什么：CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO．
（5）測定產品純度：稱取產品0.40g配成待測溶液，加入0.1000mol•L^-1碘標準溶液20.00mL，再加入適量Na₂CO₃溶液，反應完全后，加鹽酸調節溶液的pH，立即用0.02000mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定至終點．進行三次平行實驗，測得消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL．則產品的純度為66.4%．（計算結果保留三位有效數字）
滴定的反應原理：CCl₃CHO+OH^-═CHCl₃+HCOO^-
HCOO^-+I₂═H⁺+2I^-+CO₂↑
I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
（6）為證明三氯乙酸的酸性比乙酸強，某學習小組的同學設計了以下三種方案，你認為能夠達到實驗目的是abc
a．分別測定0.1mol•L^-1兩種酸溶液的pH，三氯乙酸的pH較小
b．用儀器測量濃度均為0.1mol•L^-1的三氯乙酸和乙酸溶液的導電性，測得乙酸溶液的導電性弱
c．測定等物質的量濃度的兩種酸的鈉鹽溶液的pH，乙酸鈉溶液的pH較大．

Answer 1

分析 A裝置利用二氧化錳與濃鹽酸制備氯氣，B裝置用飽和食鹽水除去HCl，C裝置盛放濃硫酸干燥氯氣，D中反應制備CCl₄CHO，E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）二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣與水；
（2）用飽和食鹽水除去HCl；撤去B裝置，增大副反應C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O的發生；控制反應溫度在70℃左右，應采取水浴加熱；
（3）有機物易揮發性，冷凝回流揮發的有機物；E裝置盛放氫氧化鈉溶液，吸收尾氣中氯氣、HCl，氯氣與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉與水，HCl與氫氧化鈉反應生成氯化鈉與水；
（4）CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO；
（5）根據消耗的Na₂S₂O₃計算剩余I₂的物質的量，進而計算與HCOO^-反應的I₂的物質的量，再根據關系式：CCl₃CHO～HCOO^-～I₂計算；
（6）a．酸性越強，電離程度越大，溶液pH越小；
b．電離程度越大，酸性越強，溶液中離子濃度越大，導電能力越強；
c．酸性越弱，其鈉鹽的水解程度越大，溶液pH越大．

解答 解：A裝置利用二氧化錳與濃鹽酸制備氯氣，B裝置用飽和食鹽水除去HCl，C裝置盛放濃硫酸干燥氯氣，D中反應制備CCl₄CHO，E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）二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣與水，反應方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）B裝置用飽和食鹽水除去HCl，減少副反應發生，撤去B裝置，氯氣中混有HCl，增大副反應C₂H₅OH+HCl→C₂H₅Cl+H₂O的發生，導致裝置D中副產物C₂H₅Cl增多，控制反應溫度在70℃左右，應采取水浴加熱，受熱均勻，偏于控制溫度，
故答案為：飽和食鹽水；C₂H₅Cl；水浴；
（3）有機物易揮發性，冷凝回流揮發的有機物；EE裝置盛放氫氧化鈉溶液，吸收尾氣中氯氣、HCl防止污染空氣，反應離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O、H⁺+OH^-=H₂O，
故答案為：冷凝回流；Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O、H⁺+OH^-=H₂O；
（4）CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO，應采取蒸餾方法進行分離，
故答案為：不可行，CCl₃COOH溶于乙醇與CCl₃CHO；
（5）剩余I₂的物質的量0.02000mol•L^-1×0.02L×$\frac{1}{2}$=2×10^-4mol，與HCOO^-反應的I₂的物質的量為0.1000mol•L^-1×0.02L-2×10^-4mol=1.8×10^-3mol，由CCl₃CHO～HCOO^-～I₂可知，CCl₃CHO的物質的量為1.8×10^-3mol，則產品的純度為$\frac{1.8×1{0}^{-3}mol×147.5g/mol}{0.4g}$×100%=66.4%，
故答案為：66.4%；
（6）a．酸性越強，電離程度越大，溶液pH越小；
b．電離程度越大，酸性越強，溶液中離子濃度越大，導電能力越強；
c．酸性越弱，其鈉鹽的水解程度越大，溶液pH越大．
a．分別測定0.1mol•L^-1兩種酸溶液的pH，三氯乙酸的pH較小，說明三氯乙酸電離程度比乙酸的大，則三氯乙酸的酸性比乙酸的強，故a正確；
b．用儀器測量濃度均為0.1mol•L^-1的三氯乙酸和乙酸溶液的導電性，測得乙酸溶液的導電性弱，三氯乙酸溶液中離子濃度更大，說明三氯乙酸電離程度比乙酸的大，則三氯乙酸的酸性比乙酸的強，故b正確；
c．測定等物質的量濃度的兩種酸的鈉鹽溶液的pH，乙酸鈉溶液的pH較大，說明乙酸鈉的水解程度更大，則乙酸的酸性比三氯乙酸的弱，故c正確，
故選：abc．

點評 本題考查有機物制備、物質含量程度、實驗方案設計等，關鍵是明確反應原理與各裝置作用，掌握常用物質分離提純方法，注意對題目信息的應用，難度中等．