某兴趣小组用四水醋酸锰 [(CH 3 COO) 2 Mn·4H 2 O] 和乙酰氯 (CH 3 COCl) 为原料制备无水二氯化锰,按如图流程开展了实验 ( 夹持仪器已省略 ) :
已知: ① 无水二氯化锰极易吸水潮解,易溶于水、乙醇和醋酸,不溶于苯。
② 制备无水二氯化锰的主要反应: (CH 3 COO) 2 Mn+CH 3 COCl MnCl 2 ↓+2(CH 3 COO) 2 O 。
③ 乙酰氯遇水发生反应: CH 3 COCl+H 2 O→CH 3 COOH+HCl 。
请回答:
(1) 步骤 Ⅰ :所获固体主要成分是 ( 用化学式表示 ) 。
(2) 步骤 Ⅰ 在室温下反应,步骤 Ⅱ 在加热回流下反应,目的分别是 。
(3) 步骤 Ⅲ :下列操作中正确的是 。
A .用蒸馏水润湿滤纸,微开水龙头,抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上
B .用倾析法转移溶液,开大水龙头,待溶液快流尽时再转移沉淀
C .用乙醇作为洗涤剂,在洗涤沉淀时,应开大水龙头,使洗涤剂快速通过沉淀物
D .洗涤结束后,将固体迅速转移至圆底烧瓶进行后续操作
(4) 步骤 Ⅳ : ① 将装有粗产品的圆底烧瓶接到纯化装置 ( 图 2) 上,打开安全瓶上旋塞,打开抽气泵,关闭安全瓶上旋塞,开启加热器,进行纯化。请给出纯化完成后的操作排序: 。
纯化完成 →(_____)→(_____)→(_____)→(_____)→ 将产品转至干燥器中保存
a. 拔出圆底烧瓶的瓶塞
b. 关闭抽气泵
c. 关闭加热器,待烧瓶冷却至室温
d. 打开安全瓶上旋塞
② 图 2 装置中 U 形管内 NaOH 固体的作用是 。
(5) 用滴定分析法确定产品纯度。甲同学通过测定产品中锰元素的含量确定纯度;乙同学通过测定产品中氯元素的含量确定纯度。合理的是 ( 填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ”) 同学的方法。
(1)(CH 3 COO) 2 Mn
(2) 步骤 Ⅰ 脱去四水醋酸锰的结晶水并防止生成 MnCl 2 ;步骤 Ⅱ 加热回流促进反应生成 MnCl 2
(3)BD
(4) cdba 防止可能产生的酸性气体进入抽气泵;防止外部水气进入样品
(5) 乙
【详解】( 1 )根据制备无水二氯化锰的主要反应: (CH 3 COO) 2 Mn+CH 3 COCl MnCl 2 ↓+2(CH 3 COO) 2 O 以及乙酰氯遇水发生反应: CH 3 COCl+H 2 O→CH 3 COOH+HCl 可判断步骤 Ⅰ 中利用 CH 3 COCl 吸水,因此所获固体主要成分是 (CH 3 COO) 2 Mn 。
( 2 )由于步骤 Ⅰ 脱去四水醋酸锰的结晶水并防止生成 MnCl 2 ,因此步骤 Ⅰ 在室温下反应;而步骤 Ⅱ 加热回流促进反应生成 MnCl 2 ,所以步骤 Ⅱ 需要在加热回流下反应。
( 3 ) A .因为氯化锰极易吸水潮解,故不能使用水来润湿,可以改用苯等有机溶剂,故 A 错误;
B .用倾析法转移溶液,开大水龙头,待溶液快流尽时再转移沉淀,故 B 正确;
C .用抽滤洗涤沉淀时,抽滤速率不能过快,故 C 错误;
D .由于无水二氯化锰极易吸水潮解,洗涤结束后,将固体迅速转移至圆底烧瓶进行后续操作,故 D 正确;
故答案为 BD ;
( 4 ) ① 纯化完成后首先关闭加热器,待烧瓶冷却至室温,然后打开安全瓶上旋塞,关闭抽气泵,最后拔出圆底烧瓶的瓶塞,将产品转至干燥器中保存,故答案为 cdba ;
② 由于可能混有酸性气体且无水二氯化锰极易吸水潮解,因此图 2 装置中 U 形管内 NaOH 固体的作用是防止可能产生的酸性气体进入抽气泵,同时防止外部水气进入样品。
( 5 )由于无水二氯化锰极易吸水潮解,且锰离子水解,所以应该通过测定产品中氯元素的含量确定纯度,所以合理的是乙同学的方法。
酸碱中和滴定:
用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测 定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法叫做酸碱中和滴定。
(1)原理:对于一元酸和一元碱发生的中和反应,C酸V酸=C碱V碱 或:C未知V未知=C标准V标准
(2)仪器:a.酸式滴定管 b.碱式滴定管c.铁架台d.滴定管夹e.锥形瓶 f.烧杯g.胶头滴管等
(3)装置图:
(4)操作步骤:
洗涤、检漏、水洗、润洗、装液、去泡、调液面记录、放待测液、加指示剂、滴定、记录、
计算、误差分析
(5)数据处理依据:
c(NaOH)=c(HCl)V(HCl)/V(NaOH)
(6)误差分析:
①仪器润洗不当:
a.盛标准液的滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗;
b.盛待测液滴定(移液)管用蒸馏水洗后未用待测液润洗;
c.锥形瓶用蒸馏水洗后再用待测液润洗;
②读数方法有误:
a.滴定前仰视,滴定后俯视;
b.滴定前俯视,滴定后仰视;
c.天平或量筒的使用读数方法错误;
③操作出现问题:
a.盛标准液的滴定管漏液;
b.盛待测液的滴定管滴前尖嘴部分有气泡,终了无气泡
(或前无后有);
c.振荡锥形瓶时,不小心有待测液溅出;
d.滴定过程中,将标准液滴到锥形瓶外;
用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测 定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法叫做酸碱中和滴定。
(1)原理:对于一元酸和一元碱发生的中和反应,C酸V酸=C碱V碱 或:C未知V未知=C标准V标准,
(2)仪器:a.酸式滴定管 b.碱式滴定管c.铁架台d.滴定管夹e.锥形瓶 f.烧杯g.胶头滴管等
(3)装置图:
(4)操作步骤:
洗涤、检漏、水洗、润洗、装液、去泡、调液面记录、放待测液、加指示剂、滴定、记录、
计算、误差分析
(5)数据处理依据:
c(NaOH)=c(HCl)V(HCl)/V(NaOH)
(6)误差分析:
①仪器润洗不当:
a.盛标准液的滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗;
b.盛待测液滴定(移液)管用蒸馏水洗后未用待测液润洗;
c.锥形瓶用蒸馏水洗后再用待测液润洗;
②读数方法有误:
a.滴定前仰视,滴定后俯视;
b.滴定前俯视,滴定后仰视;
c.天平或量筒的使用读数方法错误;
③操作出现问题:
a.盛标准液的滴定管漏液;
b.盛待测液的滴定管滴前尖嘴部分有气泡,终了无气泡
(或前无后有);
c.振荡锥形瓶时,不小心有待测液溅出;
d.滴定过程中,将标准液滴到锥形瓶外;
中和滴定中的误差分析:
中和滴定是一个要求较高的定量实验,每一个不当的或错误的操作都会引起误差。
对于一元酸与一元碱,由可知,
是准 确量取的体积,
是标准溶液的浓度,它们均为定值,所以
的大小取决于
的大小,
大则
大,
小则
小。
以标准酸溶液滴定末知浓度的碱溶液(酚酞作指示剂)为例,常见的不正确操作对实验结果的影响见下表:
中和滴定应注意的问题:
1.中和滴定中指示剂的使用与选择
(1)用量不能太多,常用2~3滴,冈指示剂本身也是有机弱酸或有机弱碱,若用量太多,会使中和滴定中需要的酸或碱的量增多或减少。
(2)指示剂的选择:中和滴定时一般选用的指示剂有酚酞和甲基橙。石蕊试液由于颜色变化不明显,不易辨别,在滴定过程中不宜使用。
(3)酸、碱恰好完全反应时,终点溶液的pH应在指示剂的变色范围内,如强酸溶液滴定弱碱溶液应选用甲基橙作指示剂;强碱溶液滴定弱酸溶液应选用酚酞作指示剂。
(4)指示剂的变色:最好由浅到深,这样对比明显。如用强碱滴定强酸用酚酞作指示剂较好,当酚酞从无色变为粉红色(或浅红色)且半分钟内不褪色时即达到滴定终点。
2.欲减小实验误差的三点做法
(1)半分钟:振荡,半分钟内颜色不褪去,即为滴定终点。
(2)l一2min:滴定停止后,必须等待l~2min,让附着在滴定管内壁的溶液流下后,再进行读数。
(3)重复:同一实验,要做两到三次,两次滴定所用标准溶液的体积的差值不能超过0.02mL,再取平均值。
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