命题角度1 物质制备型实验设计与评价
1.(命题角度:无机物制备) (2022·重庆选考)研究小组以无水甲苯为溶剂,PCl5(易水解)和NaN3为反应物制备纳米球状红磷。该红磷可提高钠离子电池的性能。
(1)甲苯干燥和收集的回流装置如图1所示(夹持及加热装置略)。以二苯甲酮为指示剂,无水时体系呈蓝色。
①存贮时,Na应保存在_煤油__中。
②冷凝水的进口是_b__(填“a”或“b”)。
③用Na干燥甲苯的原理是 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ (用化学方程式表示)。
④回流过程中,除水时打开的活塞是_K1、K3__;体系变蓝后,改变开关状态收集甲苯。
(2)纳米球状红磷的制备装置如图2所示(搅拌和加热装置略)。
①在Ar气保护下,反应物在A装置中混匀后转入B装置,于280 ℃加热12小时,反应物完全反应。其化学反应方程式为 2PCl5+10NaN3===2P+15N2↑+10NaCl 。用Ar气赶走空气的目的是 防止PCl5遇空气中的水蒸气而发生水解 。
②经冷却、离心分离和洗涤得到产品,洗涤时先后使用乙醇和水,依次洗去的物质是_甲苯__和_NaCl__。
③所得纳米球状红磷的平均半径R与B装置中气体产物的压强p的关系如图3所示。欲控制合成R=125 nm的红磷,气体产物的压强为_104__kPa,需NaN3的物质的量为_0.027__mol(保留3位小数)。已知:p=a×n,其中a=2.5×105kPa·mol-1,n为气体产物的物质的量。