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【题目】苯甲酸(C6H5COOH式量:122,熔点122.4℃,密度为1.2659g·cm-3)是一种一元有机弱酸,微溶于水易溶于乙醇。实验室中由甲苯(式量:92,密度为0.8669 g·cm-3)制备苯甲酸的实验如下:

第一步:将18.4g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液置于如图的三颈瓶中,加热保持反应物溶液温度在90℃左右至反应结束。

第二步:将反应后混合液过滤,滤液用浓盐酸酸化,抽滤得粗产品。

第三步:粗产品用水洗涤2到3次,干燥称量得固体23.4g。

请回答下列问题:

(1)仪器甲的名称为_________________

(2)第一步发生反应的化学方程式为____________________________

(3)第二步中抽滤的优点是____________________________________

(4)第三步证明洗涤干净的方法是_________________________________

干燥的最佳方法是________ (填代号)

a.空气中自然风干b.沸水浴上干燥c.直接加热干燥

(5)由以上数据知苯甲酸的产率为_____________

(6)某学生为测定苯甲酸的电离平衡常数设计实验如下:常温下,将a mol苯甲酸和b mol KOH混合加水形成2L溶液,测得溶液的pH=7,请用含a、b的代数式表示出苯甲酸的Ka=____________,该溶液中的离子浓度大小关系为____________________

【答案】 温度计 5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO4→5C6H5COOH+3K2SO4+6MnSO4+14H2O 过滤速度快,得到的固体水分少 取最后一次的洗涤液中滴加硝酸银溶液,若无沉徒生成,则说明沉淀洗涤干净了 b 96%或9-9% b×10-7/(a-b) c(K+)=c(C6H5COO-)>c(H+)=c(OH-)

【解析】(1)根据仪器构造可知仪器甲的名称为温度计。(2)第一步发生的反应是甲苯被氧化物苯甲酸,反应的化学方程式为5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO4→5C6H5COOH+3K2SO4+6MnSO4+14H2O。(3)第二步中抽滤的优点是过滤速度快,得到的固体水分少。(4)由于第二步中用浓盐酸酸性,因此可以通过检验氯离子来判断第三步证明洗涤是否干净,方法是取最后一次的洗涤液中滴加硝酸银溶液,若无沉徒生成,则说明沉淀洗涤干净了;苯甲酸的熔点超过100℃,为了加快干燥过程,减少损耗,干燥的最佳方法是沸水浴上干燥,答案选b;(5) 18.4g甲苯的物质的量是0.2mol,理论上生成苯甲酸是0.2mol,质量是0.2mol×122g/mol=24.4g,因此苯甲酸的产率为23.4g/24.4g×100%=96%。(6)根据物料守恒可知溶液中c(C6H5COO-)+c(C6H5COOH)=0.5a,苯甲酸钾是bmol,则c(C6H5COO-)=0.5bmol,所以苯甲酸的Ka==b×10-7/(a-b);

根据电荷守恒可知该溶液中的离子浓度大小关系为c(K+)=c(C6H5COO-)>c(H+)=c(OH-)。

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A. a点:c(H+)+c(HC2O4-)+2c(H2C2O4)=c(OH-)

B. b点:c(Cl-)>c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)

C. c点:c(Na+)=c(HC2O4-)+ c(C2O42-)+c(Cl-)

D. d点:c(OH-)+ c(Cl-)>c(H+)+2c(H2C2O4)

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C. 2 g H2分别与足量的C12和N2充分反应后转移的电子数均为2NA

D. 1molFe(OH)3与含3molHI的溶液完全反应后,溶液中所含I-的数目为3NA

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CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.4kJ/mol

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.0kJ/mol

①反应Fe2O3(s)+3 CH4(g)2Fe(s)+3CO(g) +6H2(g)的△H______0(填“>”、“<”或“=”)

②若该反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得体系中固体质量减少0.96g。则该段时间内CO的平均反应速率为__________

③若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是______(选填序号)

a.c(CH4)=c(CO)

b.固体的总质量不变

c.v(CO)与v(H2)的比值不变

d.混合气体的平均相对分子质量不变

④该反应的化学平衡常数的负对数pK随反应温度T的变化曲线如下图。试用平衡移动原理解释该曲线的变化规律:______________________。若700℃时测得c平衡(H2)=1.0mol·L-1,则CH4的转化率为_________

(2)菱铁矿的主要成分是:FeCO3,实验室中可以通过FeSO4与NaHCO3溶液混合制得FeCO3,有关反应的离子方程式为:____________________。已知Ksp[FeCO3]=3.2×10-11,H2CO3的Ka1=4.30×10-7,Ka2=5.61×10-11。试通过以上数据简要计算说明该反应能进行的原因_____________________

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