2023屆新高考新教材化學(xué)人教版一輪訓(xùn)練-專項(xiàng)提能特訓(xùn)(16)　減壓過濾、減壓蒸餾在物質(zhì)分離、提純中的應(yīng)用

專項(xiàng)提能特訓(xùn)(16)減壓過濾、減壓蒸餾在物質(zhì)分離、提純中的應(yīng)用1．CuCl用于石油工業(yè)脫硫與脫色，是一種不溶于水和乙醇的白色粉末，在潮濕空氣中可被迅速氧化。實(shí)驗(yàn)室用CuSO4NaCl混合溶液與Na2SO3溶液反應(yīng)制取CuCl，相關(guān)裝置如圖?；卮鹨韵聠栴}：(1)圖甲中儀器B的名稱是________，制備過程中Na2SO3過量會發(fā)生副反應(yīng)生成[Cu(SO3)2]3－，為提高產(chǎn)率，儀器A中所加試劑應(yīng)為________。(2)反應(yīng)完成后經(jīng)抽濾、洗滌、干燥獲得產(chǎn)品。抽濾裝置如圖乙所示，抽濾所用的儀器包括布氏漏斗、吸濾瓶、安全瓶和抽氣泵。其中抽氣泵的作用是使吸濾瓶與安全瓶中的________，跟常規(guī)過濾相比，采用抽濾的優(yōu)點(diǎn)是____________________(寫一條)；洗滌時，用“去氧水”作洗滌劑洗滌產(chǎn)品，作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)圖甲中儀器B為三頸燒瓶；制備過程中Na2SO3過量會發(fā)生副反應(yīng)生成[Cu(SO3)2]3－，為提高產(chǎn)率，可控制Na2SO3的加入量，儀器A中所加試劑應(yīng)為Na2SO3溶液；(2)抽濾又稱減壓過濾、真空過濾，利用抽氣泵使抽濾瓶中的壓強(qiáng)降低，達(dá)到固液分離的目的，故抽氣泵的作用是使吸濾瓶與安全瓶中的壓強(qiáng)減??；跟常規(guī)過濾相比，采用抽濾的優(yōu)點(diǎn)是①過濾速度快，②得到的固體比較干燥；CuCl在潮濕空氣中可被迅速氧化，所以用“去氧水”作洗滌劑洗滌產(chǎn)品，作用是洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，同時防止CuCl被氧化。答案：(1)三頸燒瓶Na2SO3溶液(2)壓強(qiáng)減小可加快過濾速度(或得到較干燥的沉淀)洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，同時防止CuCl被氧化2．實(shí)驗(yàn)室用氧化鋅作催化劑、以乙二醇和碳酸氫鈉為復(fù)合解聚劑常壓下快速、徹底解聚聚對苯二甲酸乙二醇酯，同時回收對苯二甲酸和乙二醇。反應(yīng)原理如下：實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟1：在題圖所示裝置的四頸燒瓶內(nèi)依次加入洗凈的礦泉水瓶碎片、氧化鋅、碳酸氫鈉和乙二醇，緩慢攪拌，油浴加熱，至180℃，反應(yīng)0.5h。步驟2：降下油溫，冷卻至160℃，將攪拌回流裝置改為圖2所示的攪拌蒸餾裝置，水泵減壓，油浴加熱蒸餾。步驟3：蒸餾完畢，向四頸燒瓶內(nèi)加入沸水，攪拌。維持溫度在60℃左右，抽濾。步驟4：將濾液轉(zhuǎn)移至燒杯中加熱煮沸后，趁熱邊攪拌邊加入鹽酸酸化至pH為1～2。用砂芯漏斗抽濾，洗滌濾餅數(shù)次直至洗滌濾液pH＝6，將濾餅攤開置于微波爐中微波干燥。請回答下列問題：(1)步驟1中將礦泉水瓶剪成碎片的目的是__________________。(2)步驟2中減壓蒸餾的目的是_________________________，蒸餾出的物質(zhì)是________。(3)抽濾結(jié)束后停止抽濾正確的操作方法是_______________________________。若濾液有色，可采取的措施是_______________________。(4)該實(shí)驗(yàn)中，不采用水浴加熱的原因是_________________________。解析：(1)步驟1中將礦泉水瓶剪成碎片：為了增大接觸面積，加快解聚速率，且有利于攪拌；(2)步驟2采用減壓蒸餾的目的：降低蒸餾溫度，防止引起副反應(yīng)，蒸餾出的物質(zhì)是乙二醇；(3)抽濾結(jié)束后停止抽濾時應(yīng)拔下抽氣泵與吸濾瓶間的橡皮管，再關(guān)閉抽氣泵；若濾液有色，可加入活性炭脫色；(4)該實(shí)驗(yàn)中，溫度超過100℃，而水浴溫度不能超過100℃，不采用水浴加熱。答案：(1)增大接觸面積，加快解聚速率，且有利于攪拌(2)降低蒸餾溫度，防止引起副反應(yīng)乙二醇(3)拔下抽氣泵與吸濾瓶間的橡皮管，再關(guān)閉抽氣泵加入活性炭脫色(4)水浴溫度不能超過100℃3．過氧乙酸(CH3COOOH)是一種常用的消毒劑，易溶于水、易揮發(fā)、見光或受熱易分解。其制備原理為：H2O2＋CH3COOHeq\o(,\s\up7(60℃),\s\do5())CH3COOOH＋H2OΔH<0，同時利用乙酸丁酯與水形成共沸物(沸點(diǎn)90.7℃)及時分離出水，以提高產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)裝置如圖。(1)過氧乙酸保存時應(yīng)注意________(填標(biāo)號)。A．避光 B．低溫C．密閉 D．隔絕空氣(2)儀器a的名稱為________，其中盛放的試劑為________(填“乙酸”或“雙氧水”)。(3)為減少反應(yīng)瓶中乙酸丁酯的損耗，反應(yīng)開始前，在油水分離器中應(yīng)進(jìn)行的操作________。(4)反應(yīng)體系采用減壓的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)過氧乙酸(含有少量H2O2雜質(zhì))的含量測定流程如圖。eq\x(\a\al(取,樣))→eq\x(\a\al(H2SO4,酸化))→eq\x(\a\al(KMnO4,除H2O2))→eq\x(\a\al(加過量FeSO4溶液,還原CH3COOOH))→eq\x(\a\al(K2Cr2O7溶液滴定,剩余FeSO4溶液))①判斷H2O2恰好除盡的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____________________。②過氧乙酸被Fe2＋還原，還原產(chǎn)物之一為乙酸，其離子方程式為_____________________。③若樣品體積為V0mL，加入c1mol·L－1FeSO4溶液V1mL，消耗c2mol·L－1K2Cr2O7溶液V2mL。則過氧乙酸含量為________g·L－1。解析：(1)過氧乙酸易溶于水、易揮發(fā)、見光或受熱易分解，故應(yīng)當(dāng)避光、低溫、密閉保存，故答案為：ABC；(3)反應(yīng)開始前，在油水分離器中加滿乙酸丁酯，這樣乙酸丁酯可快速回流反應(yīng)瓶，從而減少反應(yīng)瓶中乙酸丁酯的損耗；(4)產(chǎn)物過氧乙酸受熱易分解，減壓可以降低共沸物的沸點(diǎn)，從而可人為降低反應(yīng)瓶中溫度，防止溫度過高，過氧乙酸分解；(5)③Fe2＋總物質(zhì)的量＝c1V1×10－3mol，n(K2Cr2O7)＝c2V2×10－3mol。根據(jù)得失電子守恒有：K2Cr2O7～2Cr3＋～6e－～6Fe2＋～6Fe3＋，即每1molK2Cr2O7與6molFe2＋恰好完全反應(yīng)，所以，與c2V2×10－3molK2Cr2O7反應(yīng)的Fe2＋的物質(zhì)的量＝6c2V2×10－3mol，那么，與過氧乙酸反應(yīng)的Fe2＋的物質(zhì)的量＝c1V1×10－3mol－6c2V2×10－3mol，根據(jù)CH3COOOH＋2Fe2＋＋2H＋=CH3COOH＋2Fe3＋＋H2O可得：CH3COOOH的物質(zhì)的量＝eq\f(c1V1×10－3mol－6c2V2×10－3mol,2)，CH3COOOH的質(zhì)量＝eq\f(c1V1×10－3mol－6c2V2×10－3mol,2)×76g/mol＝38(c1V1×10－3－6c2V2×10－3)g，則過氧乙酸含量＝eq\f(38（c1V1×10－3－6c2V2×10－3）g,V0×10－3L)＝eq\f(38（c1V1－6c2V2）,V0)g·L－1。答案：(1)ABC(2)恒壓滴液漏斗雙氧水(3)在油水分離器中加滿乙酸丁酯(4)減壓可以降低共沸物的沸點(diǎn)，防止溫度過高，過氧乙酸分解(5)①當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色②CH3COOOH＋2Fe2＋＋2H＋=CH3COOH＋2Fe3＋＋H2O③eq\f(38（c1V1－6c2V2）,V0)專項(xiàng)提能特訓(xùn)(17)物質(zhì)的分離、提純在工業(yè)流程題中的應(yīng)用1．實(shí)驗(yàn)室制備苯甲醇和苯甲酸的化學(xué)原理如下圖所示：已知苯甲醛易被空氣氧化，苯甲醇的沸點(diǎn)為205.3℃，苯甲酸的熔點(diǎn)為121.7℃，沸點(diǎn)為249℃，溶解度為0.34g；乙醚的沸點(diǎn)為34.8℃，難溶于水，制備苯甲醇和苯甲酸的主要過程如下圖所示，試根據(jù)上述信息，判斷以下說法錯誤的是()A．操作Ⅰ是萃取、分液B．乙醚溶液中所溶解的主要成分是苯甲醇C．操作Ⅱ蒸餾所得產(chǎn)品甲是苯甲醇D．操作Ⅲ過濾所得產(chǎn)品乙是苯甲酸鉀解析：D由流程可知，苯甲醛與KOH反應(yīng)生成苯甲醇、苯甲酸鉀，然后加水、乙醚萃取苯甲醇，則乙醚溶液中含苯甲醇，操作Ⅱ?yàn)檎麴s，得到產(chǎn)品甲為苯甲醇；水溶液中含苯甲酸鉀，加鹽酸發(fā)生強(qiáng)酸制取弱酸的反應(yīng)，生成苯甲酸，苯甲酸的溶解度小，則操作Ⅲ為過濾，則產(chǎn)品乙為苯甲酸。A項(xiàng)，操作Ⅰ分離乙醚與水溶液，則為萃取分液，正確；B項(xiàng)，由上述分析可知，乙醚溶液中所溶解的主要成分是苯甲醇，正確；C項(xiàng)，操作Ⅱ分離互溶的乙醚、苯甲醇，蒸餾所得產(chǎn)品甲是苯甲醇，正確；D項(xiàng)，由上述分析，操作Ⅲ為過濾，則產(chǎn)品乙為苯甲酸，錯誤。2．(2021·長沙市明德中學(xué)高三一模)硼氫化鈉(NaBH4)吸濕性強(qiáng)，是最常用的還原劑之一，偏硼酸鈉(NaBO2)制備提純NaBH4的流程如下，下列有關(guān)說法錯誤的是()A．合成反應(yīng)中H2作還原劑B．萃取是利用系統(tǒng)中組分在溶劑中溶解度不同的分離操作C．操作X中用到直型冷凝管D．化合物X可循環(huán)利用解析：AA．合成反應(yīng)為NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2=NaBH4＋2Na2SiO3，NaBH4中H元素化合價為－1，化合價從0價降至－1，反應(yīng)中氫氣作氧化劑，A錯誤；B.萃取是利用系統(tǒng)中組分在溶劑中溶解度不同的分離操作，B正確；C.操作X為蒸餾，用到直型冷凝管起回流冷凝作用，C正確；D.化合物X是(CH3)2CHNH2，可以在萃取中循環(huán)利用，D正確。3．(2021·山東青島市高三其他模擬)鈦酸酯偶聯(lián)劑(C57H106O7Ti)可用于碳酸鈣等進(jìn)行有機(jī)化合物改性，使其可與聚乙烯、聚丙烯等融合，從而改善塑料性能。合成方法如圖，下列說法錯誤的是()A．流程中“氣體X”為氨氣，“操作1”為過濾B．“反應(yīng)釜1”中的反應(yīng)均為非氧化還原反應(yīng)C．反應(yīng)釜2中，鈦酸四異丙酯與油酸發(fā)生取代反應(yīng)，物質(zhì)的量之比為1∶3D．反應(yīng)釜2在常溫混合攪拌階段需要冷凝回流溶液，由此判斷該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)解析：DA．由反應(yīng)物四氯化鈦，異丙醇、氣體X和生成物氯化銨、鈦酸四異丙酯，可推知?dú)怏wX為NH3。操作1過后將固體與液體分離，可知操作1為過濾，故A正確；B.由A對反應(yīng)物與生成物的分析可知，反應(yīng)前后，各元素化合價均未發(fā)生變化，所以“反應(yīng)釜”中發(fā)生的是非氧化還原反應(yīng)，故B正確；C.鈦酸四異丙酯的分子式為C12H28O4Ti，而鈦酸酯偶聯(lián)劑的分子式為C57H106O7Ti，油酸分子式為C18H34O2，對比分子式可知鈦酸四異丙酯與油酸發(fā)生取代反應(yīng)，物質(zhì)的量之比為1∶3，故C正確；D.反應(yīng)釜2在常溫混合階段需冷凝回流，說明該反應(yīng)過程放出大量熱，由此判斷該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故D錯誤。4．白銀(Ag)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料之一，從一種光盤金屬層中回收少量白銀(金屬層中其它金屬含量過低，對實(shí)驗(yàn)的影響可忽略)的流程如下：下列敘述不正確的是()A．“氧化”階段需在80℃條件下進(jìn)行，可用水浴加熱B．“操作1”所用到的玻璃儀器是玻璃棒、燒杯、漏斗C．若“還原”過程通過原電池來實(shí)現(xiàn)，則N2為正極產(chǎn)物D．“還原”過程中參加反應(yīng)的n[Ag(NH3)eq\o\al(＋,2)]∶n[N2H4·H2O]＝4∶1解析：CA．“氧化”階段需在80℃條件下進(jìn)行，可用水浴加熱的方法控制80℃，故A正確；B.“操作1”為過濾，所用到的玻璃儀器是玻璃棒、燒杯、漏斗，故B正確；C.反應(yīng)中N2H4·H2O生成氮?dú)猓l(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極反應(yīng)，則N2為負(fù)極產(chǎn)物，故C錯誤；D.“還原”過程中涉及的反應(yīng)為4Ag(NH3)eq\o\al(＋,2)＋N2H4·H2O=4Ag↓＋N2↑＋4NHeq\o\al(＋,4)＋4NH3↑＋H2O，參加反應(yīng)的n[Ag(NH3)eq\o\al(＋,2)]∶n[N2H4·H2O]＝4∶1，故D正確。5．工業(yè)電解精煉銅的溶液中含有Zn2＋、Cu2＋等離子，實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)分離出Zn2＋并制取膽礬的流程如下：已知：Zn2＋與NaOH的反應(yīng)與Al3＋類似。下列說法錯誤的是()A．濾液1與過量硫酸反應(yīng)的離子方程式為ZnOeq\o\al(2－,2)＋4H＋=Zn2＋＋2H2OB．操作①和②中用到的玻璃儀器完全相同C．系列操作②包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥D．可用酒精洗滌膽礬晶體，除去表面的雜質(zhì)解析：BA．濾液1與過量硫酸反應(yīng)的離子方程式為ZnOeq\o\al(2－,2)＋4H＋=Zn2＋＋2H2O，故A正確；B.操作①是過濾操作，需要的玻璃儀器是漏斗、燒瓶、玻璃棒；操作②包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，需要的玻璃儀器是漏斗、燒瓶、玻璃棒、蒸發(fā)皿，故B錯誤；C.硫酸銅藍(lán)色溶液經(jīng)過操作②結(jié)晶出膽礬，操作②包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，故C正確；D.無水乙醇洗滌晶體最主要的原因是清除晶體上水和水中帶的離子，而且對于晶體的溶解能很小，同時易揮發(fā)不容易帶來污染，可用酒精洗滌膽礬晶體，除去表面的雜質(zhì)，故D正確。6．綠原酸(C16H18O9)具有較廣泛的抗菌、抗病毒、抗氧化作用，利用乙醚、60%乙醇浸泡杜仲干葉，得到提取液，進(jìn)一步獲得綠原酸粗產(chǎn)品的一種工藝流程