Question

【題目】科學(xué)家利用石墨烯和具有粘彈性的聚硅樹脂(俗稱橡皮泥)制備出一種具有極高 靈敏度的電力學(xué)傳感材料，能夠檢測輕微的變形和沖擊，其靈敏程度甚至能探測到蜘蛛的運動。該材料可用于制作檢測人體脈搏、血壓的傳感器等。實驗室模擬工業(yè)合成方法，制備聚硅樹脂的中間體氯甲基三乙氧基硅烷ClCH2Si(OEt)3 。量取20mL甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)注入三口燒瓶中，開啟電磁攪拌加熱器升溫至66℃，從a中加入濃鹽酸，加熱A一段時間，待溫度升至110℃，停止加熱，在三口燒瓶中加入30mL無水乙醇(EtOH)，迅速反應(yīng)生成氯甲基三乙氧基硅烷ClCH2Si(OEt)3，待溫度降至室溫后，將三口燒瓶中液體轉(zhuǎn)移到蒸餾燒瓶中蒸餾，收集得到174.5℃餾分12mL。

物質(zhì)	C2H5OH	CH3SiCl3	ClCH2SiCl3	ClCH2Si(OEt)3
相對分子質(zhì)量	46	149.5	184	212.5
熔點/℃	－114.1	－77.8	—	—
沸點/℃	78.3	66.4	116.5	174
密度/g·mL	0.79	1.30	1.47	1.02

已知：甲基三氯硅烷為無色液體，具有刺鼻惡臭，易潮解；氯甲基三乙氧基硅烷易水解，能與堿金屬氫氧化物生成堿金屬硅醇鹽。

(1)連接好裝置后，檢驗裝置氣密性的操作是：_________________________________；

(2)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：_______________________________________；

裝置C的作用是：_____________________ ；E中所裝液體是：______________；

(3)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：① CH3SiCl3 + Cl2 → ClCH2SiCl3 + HCl

②__________________________________________________________________ ；

球形冷凝管的作用是：________________________；

(4)有同學(xué)發(fā)現(xiàn)該裝置有一處不足可能會導(dǎo)致實驗失敗，應(yīng)該__________________________________________________；

(5) 該方法制備氯甲基三乙氧基硅烷的產(chǎn)率是：_______________(保留兩位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】 D和E之間夾上止水夾，B中裝入適量蒸餾水，微熱A，若B中導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡，停止加熱后導(dǎo)管中液面上升，說明裝置氣密性完好 MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O 干燥氯氣 氫氧化鈉溶液 ClCH3SiCl3 + 3EtOH → ClCH2Si(OEt)3 + 3HCl 冷凝回流 在D和E之間增加一個裝有堿石灰的干燥管 33%

【解析】（1）連按好裝置后，檢驗裝置氣密性的操作是：D和E之間夾上止水夾，B中裝入適量蒸餾水，微熱A，若B中導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡，停止加熱后導(dǎo)管中液面上升，說明裝置氣密性完好；（2）A裝置中二氧化錳與濃鹽酸加熱制取氯氣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：MnO2 +4H++2Cl-Mn2+ +Cl2↑+2H2O；裝置B是除去氯氣中含有的氯化氫，裝置C的作用是干燥氯氣；氯氣有毒，不能直接排放到空氣中，E中所裝液體是氫氧化鈉溶液，以吸收未反應(yīng)的氯氣；（3）裝置D中CH3SiCl3與Cl2反應(yīng)生成的ClCH3SiCl3迅速與EtOH反應(yīng)生成ClCH2Si(OEt)3，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：①CH3SiCl3+Cl2→ClCH2SiCl3+HCl②ClCH3SiCl3+3EtOH→ClCH2Si(OEt)3+ 3HCl；球形冷凝管的作用是：冷凝回流；（4）氯甲基三乙氧基硅烷易水解，裝置E中的水蒸氣若進入裝置D，可能會導(dǎo)致實驗失敗，應(yīng)該在D和E之間增加一個裝有堿石灰的干燥管；(5)根據(jù)反應(yīng)①CH3SiCl3+Cl2→ClCH2SiCl3+HCl②ClCH3SiCl3+3EtOH→ClCH2Si(OEt)3+ 3HCl，設(shè)產(chǎn)率為x，得到關(guān)系為：

CH3SiCl3~~~~~~~~~~~~ClCH2SiCl3~~~~~~~~ClCH2Si(OEt)3

149.5g 212.5g

1.30 g/mL20mLx 1.02g/mL12mL

故x=100%=33%。