Question

己二酸是一種重要的有機二元酸，主要用于制造尼龍66纖維和尼龍66樹脂，在實驗室中可通過環(huán)己醇的氧化反應來制備。反應原理：

+8HNO₃3HOOC(CH₂)₄COOH+8NO+7H₂O,反應裝置（部分夾持裝置和熱源已省略）如圖所示。

實驗步驟：

I.在60mL三頸燒瓶中加入16.0mL50%硝酸（1.31g·cm^-1）和微量（0.01g）偏釩酸銨，瓶的正口安裝電動攪拌器，兩側口分別安裝儀器a和b。用儀器b滴加5.3mL環(huán)己醇，攪拌器用玻璃攪拌棒，儀器a另一端連接氣體吸收裝置，用純堿液作吸收溶液。

II.首先將瓶內液體加熱到50左右，開動攪拌器，滴入環(huán)己醇（0.9624g·cm^-1），使反應處于微沸狀態(tài)，滴加完畢后于90左右水浴加熱20分鐘，至反應完畢。

III.趁熱倒出瓶中混合液于燒杯內，燒杯置于冰水浴中，靜置冷卻，析出產品，過濾，用少量冷水洗滌沉淀，干燥后稱重。

IV.將粗產品在水中進行重結晶操作。

請回答下列問題：

（1）儀器a的名稱是_________________。儀器b在使用前應_________________。

（2）偏釩酸銨的作用是_______________。

（3）反應完成后，趁熱倒出反應液的目的是___________________。

（4）本實驗中己二酸的理論產量為______________g。

（5）用純堿液吸收尾氣時發(fā)生的相關化學反應為：

2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂    ①

NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+NaNO₃+CO₂  ②

現(xiàn)用1000g質量分數(shù)為21.2%的純堿吸收液吸收尾氣，每產生22.4L（標準狀況下）CO₂ 時，吸收液質量就增加44g，則吸收液中NaNO₂和NaNO₃的物質的量之比為_________。

Answer 1

【知識點】化學基本儀器的使用，化學實驗的基本操作，產量的計算，化學方程式的有關計算   J5

【答案解析】（1）冷凝管（或球形冷凝管）；檢查是否漏水（各1分）

（2）催化劑（1分）

（3）反應剛結束的時候，反應液容易倒出，若任其冷卻至室溫，己二酸會結晶析出，不容易倒出，造成產品的損失（1分）

（4）7.4（2分）

（5）5:3（3分）

    解析：（1）儀器a的名稱是冷凝管（或球形冷凝管）；儀器b為分液漏斗，在使用前應檢查是否漏水。

（2）在此反應過程中利用了硝酸的強氧化性氧化環(huán)己醇得到己二酸，故偏釩酸銨的作用是催化劑。

（3）從題目中信息可知己二酸隨著溫度的降低溶解度減小，故當其冷卻至室溫時己二酸會結晶析出，不容易倒出，造成產品的損失，因此要趁熱倒出反應液。

（4）m(HNO₃)= 16.0mL×1.31g·cm^-1×50%＝10.48g，n(HNO₃)= 10.48g/63g·mol=0.16mol，

m(環(huán)己醇)=5.3mL×0.9624g·cm^-1=5.1g，n(環(huán)己醇)= 5.1g/100g·mol=0.051mol，

根據(jù)　　～8HNO₃

　　　3mol    8mol

可得硝酸過量，故得到的己二酸的物質的量與環(huán)己醇的物質的量相等，故n(己二酸)= 0.051mol，m(己二酸)=7.4g。

（5）1000g質量分數(shù)為21.2%的純堿吸收液，吸收硝酸工業(yè)尾氣，每產生22.4L（標準狀況）CO₂時，吸收液質量增加了44g．
①2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂↑△m=48g
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂↑△m=32g
設由NO₂與純堿反應產生的CO₂為amol，
由NO和NO₂與純堿反應產生的CO₂為bmol，列方程計算
a+b=1
48a+32b=44
a=0.75mol
b=0.25mol
 n（NaNO₂）：n（NaNO₃）=5：3

【思路點撥】本題考查了化學基本儀器的使用，化學實驗基本操作方法，產率的計算以及利用方程式及守恒法的有關計算等，題目難度中等。