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eq \a\vs4\al([学科素养评价])
1.(2019·安庆模拟)铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成的一种重要还原剂。一般的制备方法是将AlCl3溶于有机溶剂,再把所得溶液滴加到NaH粉末上,可制得铝氢化钠。实验要求和装置如下,回答下列问题:
(1)制取铝氢化钠要在非水溶液中进行,主要原因是________________________________(用化学方程式表示)。用下列装置制取少量铝氢化钠(含副产物处理)较为合理的是__________。
(2)对于原料AlCl3的制取,某兴趣小组设计了如下装置:
①连接好装置后,应进行的第一步操作是_________;为保证产物的纯净,应待D中__________(填现象)再加热酒精灯。
②B装置中盛装饱和NaCl溶液,实验开始后B中产生的现象是_________,选择饱和NaCl溶液的理由是____________________。
③C装置的作用是_________;若无C装置,试预测实验后D中生成物除AlCl3外可能还含有_______。(填化学式)
④上述装置存在的明显缺陷是_________。
解析:(1)铝氢化钠和氢化钠中-1价的H均易与水反应,反应的化学方程式为NaAlH4+2H2O===NaAlO2+4H2↑(或写为NaH+H2O===NaOH+H2↑),为防止变质,制取铝氢化钠必须在非水溶液中进行;AlCl3与有机溶剂形成的溶液与NaH固体在室温下发生反应AlCl3+4NaH===NaAlH4+3NaCl,装置A、B都是固体物质加热制取,物质的状态、反应条件不符合,C、D从物质状态来看都可用于制取NaAlH4,但若AlCl3中含有少量结晶水,用该氯化铝制取NaAlH4时,就会同时产生密度比空气小的氢气,氢气只能用向下排空气方法收集,装置C中用的是向上排空气方法,不适用于氢气的收集,故合理选项是D;
(2)①有气体参加的化学反应,在连接装置后,应进行的第一步操作是检查装置的气密性;为保证产物的纯净,应待D中充满黄绿色气体时再加热酒精灯,以赶走装置中空气,防止Al与装置内空气中的O2反应;
②饱和食盐水中存在溶解平衡,氯气在水中存在化学平衡。HCl极易溶于水,当HCl溶于水后c(Cl-)增大,NaCl的溶解平衡和Cl2与水发生的可逆化学反应的平衡均向逆向移动,从而看到的现象是有白色晶体析出,该操作同时又降低了氯气的溶解度;
③C装置盛有浓硫酸,其作用是干燥氯气;若无C装置,潮湿的氯气与Al在反应时,产生的AlCl3有少量与水反应,部分变为Al(OH)3和HCl,随着水分的蒸发,HCl挥发,固体变为Al(OH)3,加热Al(OH)3发生分解反应产生Al2O3,因此实验后D中生成物除AlCl3外可能还含有Al2O3;
④Cl2是有毒气体,不能随意排入大气,否则会造成大气污染。
答案:(1)NaAlH4+2H2O===NaAlO2+4H2↑(或写为NaH+H2O===NaOH+H2↑) D (2)①检查装置的气密性 充满黄绿色气体时 ②白色晶体析出 既能除去HCl,又能降低Cl2的溶解度 ③干燥 Al2O3 ④没有尾气处理装置,会造成大气污染
2.硫化碱法是工业上制备Na2S2O3的方法之一。某研究小组在实验室用硫化碱法制备Na2S2O3·5H2O。
(1)利用吸硫装置A制取Na2S2O3。
①写出吸硫装置A中发生反应的化学方程式:__________________________ ______________________________________________________________________________________________________________。
②装置B的作用是检验装置中SO2的吸收效率,B中试剂是______________,表明SO2吸收效率低的实验现象是B中溶液________________。
③为了使SO2尽可能吸收完全,除了及时搅拌反应物外,还可采取的合理措施是_________________________________________________________________ (写出一条即可)。
(2)从反应液中获得Na2S2O3·5H2O的方法是____________________、减压抽滤、洗涤干燥。
(3)实验室制得的Na2S2O3·5H2O产品中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。请设计实验检测Na2S2O3·5H2O产品中是否存在Na2SO4杂质,简要说明实验操作、现象和结论:_______________________________________________________。
(4)①Na2S2O3溶液是定量实验中的常用试剂,测定其浓度的过程如下: