2023屆高考化學(xué)魯科版一輪復(fù)習(xí)學(xué)案-第十章第3課時(shí)　物質(zhì)制備型綜合實(shí)驗(yàn)

第3課時(shí)物質(zhì)制備型綜合實(shí)驗(yàn)(對應(yīng)學(xué)生用書第274～281頁)1.能根據(jù)不同類型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)。2.能根據(jù)物質(zhì)的特征反應(yīng)和干擾因素選取適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)試劑;能根據(jù)反應(yīng)原理選取實(shí)驗(yàn)裝置制取物質(zhì)。3.能觀察并如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù),進(jìn)行分析和推理,得出合理的結(jié)論。無機(jī)物的制備實(shí)驗(yàn)探究1.氣體發(fā)生裝置(1)設(shè)計(jì)原則:根據(jù)制備原理(化學(xué)方程式)、反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)所需條件、制取氣體的量等因素來設(shè)計(jì)反應(yīng)裝置。(2)氣體發(fā)生裝置的基本類型制取裝置可用來制取的氣體反應(yīng)原理固+固氣O22KClO32KCl+3O2↑NH32NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O固+液氣Cl2MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2OHCl2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑固(塊狀)+液氣H22H++ZnH2↑+Zn2+CO2CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O(3)氣體發(fā)生裝置的創(chuàng)新類型①固體加熱制氣體裝置的創(chuàng)新如圖1所示,該裝置用于加熱易熔化的固體物質(zhì),這樣可有效地防止固體熔化時(shí)造成液體的倒流,如用草酸晶體受熱分解制取CO氣體可用此裝置。②“固(液)+液氣體”裝置的創(chuàng)新如圖2裝置A的改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)是能控制反應(yīng)液的溫度;圖2裝置B的改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)是使圓底燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強(qiáng)相等,兩容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等,便于液體順利流下。③“塊狀固體+液體氣體”裝置的創(chuàng)新大試管中的小試管中盛有液體反應(yīng)物,起液封的作用,防止氣體從長頸漏斗中逸出,這樣設(shè)計(jì)可節(jié)約試劑裝置可通過伸入或拉出燃燒匙,做到控制反應(yīng)的發(fā)生和停止裝置通過傾斜Y形管使液體與固體接觸發(fā)生反應(yīng),便于控制反應(yīng)的進(jìn)行2.氣體的凈化(干燥)裝置(1)設(shè)計(jì)原則:根據(jù)主要?dú)怏w及雜質(zhì)氣體的性質(zhì)差異來選擇除雜試劑及除雜裝置。(2)除雜裝置基本類型裝置示意圖適用范圍試劑與雜質(zhì)氣體反應(yīng),與主要?dú)怏w不反應(yīng);裝置③用固體吸收還原性或氧化性雜質(zhì)氣體雜質(zhì)氣體被冷卻后變?yōu)橐后w,主要?dú)怏w不變?yōu)橐后w(3)吸收劑的選擇選擇吸收劑應(yīng)根據(jù)被提純氣體的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)而確定,一般情況如下:①易溶于水的氣體雜質(zhì)可用水來吸收。②酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)來吸收。③堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)來吸收。④水為雜質(zhì)時(shí),可用干燥劑來吸收。⑤能與雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成沉淀(或可溶物)的物質(zhì)也可作為吸收劑。氣體凈化與干燥的先后順序(1)若采用溶液除雜,應(yīng)該是除雜在前,干燥在后。其原因是氣體除雜過程中會(huì)從溶液中帶出水蒸氣,干燥劑可除去水蒸氣。如實(shí)驗(yàn)室中利用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制備CO2,欲制得干燥、純凈的CO2,可先將產(chǎn)生的氣體通過飽和NaHCO3溶液,除去混入其中的HCl氣體,再通過濃硫酸除去水蒸氣。(2)若采用加熱除雜,則一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g),可先將混合氣體通過堿石灰,除去CO2和H2O(g),再將從干燥管中導(dǎo)出的氣體通過裝有灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管除去O2,即可得到干燥、純凈的N2。若將混合氣體先通過灼熱的銅網(wǎng),因氣體中混有水蒸氣,易使硬質(zhì)玻璃管炸裂。3.尾氣處理裝置的選擇(1)a裝置用于吸收溶解或反應(yīng)速率不是很快的氣體,如用NaOH溶液吸收Cl2、CO2等。(2)b裝置用于收集少量氣體。(3)c、d裝置用于吸收極易溶且溶解很快的氣體,如HCl、HBr、NH3等,其中d裝置吸收量少。(4)e裝置用于處理難以吸收的可燃性氣體,如H2、CO等。4.實(shí)驗(yàn)條件的控制(1)排除裝置中的雜質(zhì)氣體為了防止空氣中的氧氣、CO2、水蒸氣等干擾實(shí)驗(yàn),常用其他穩(wěn)定的氣體(如氮?dú)?排盡裝置中的空氣;有時(shí)也可充分利用反應(yīng)產(chǎn)物氣體(如氨氣、氯氣、二氧化硫)等排盡裝置中的空氣。(2)控制氣體的流速及用量①用分液漏斗控制液體滴加的速度和用量。②觀察氣泡,控制氣流速度,如圖甲,可通過觀察氣泡得到N2、H2的體積比約為1∶3的混合氣體。③平衡氣壓,如圖乙,用長玻璃管平衡氣壓,防堵塞。(3)利用壓強(qiáng)差控制反應(yīng)的發(fā)生根據(jù)裝置的密封性,讓反應(yīng)生成氣體或消耗氣體,產(chǎn)生壓強(qiáng)差,將液體壓入或倒流入另一反應(yīng)容器。(4)溫度控制①控制低溫的目的:減少某些反應(yīng)物或產(chǎn)品分解,如H2O2、NH4HCO3等;減少某些反應(yīng)物或產(chǎn)品揮發(fā),如鹽酸、氨水等;防止某些物質(zhì)水解,避免副反應(yīng)發(fā)生等。②采取加熱的目的:加快反應(yīng)速率;使平衡移動(dòng);加速溶解等。③常考溫度控制方式a.水浴加熱:均勻加熱,反應(yīng)溫度100℃以下。b.油浴加熱:均勻加熱,反應(yīng)溫度100～260℃。c.冰水冷卻:使某物質(zhì)液化;降低產(chǎn)物的溶解度;減少其他副反應(yīng)發(fā)生,提高產(chǎn)品純度等。d.保溫:如測定中和熱時(shí)兩燒杯之間填泡沫、真空雙層玻璃容器等。5.實(shí)驗(yàn)操作先后順序選擇(1)儀器選擇與組裝:根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程,先下后上,先左后右。(2)試劑加入:先固后液。(3)實(shí)驗(yàn)操作流程:先檢查裝置氣密性,再加藥品,后點(diǎn)燃酒精燈。(4)防倒吸實(shí)驗(yàn):往往是最后停止加熱或停止通氣。(5)防氧化實(shí)驗(yàn):往往是先停止加熱,最后停止通氣。[典例示范]碳酸鈰[Ce2(CO3)3]是制備稀土發(fā)光材料、汽車尾氣凈化催化劑的重要原料。碳酸鈰可由鈰的氯化物和碳酸氫銨反應(yīng)制備。甲同學(xué)利用如圖所示裝置模擬制備Ce2(CO3)3:已知:Ce3+易被空氣中的氧氣氧化成Ce4+。(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為;裝置C中溶液的作用是。(2)題述裝置中有一處不合理,請針對不合理之處寫出改進(jìn)措施:

。(3)裝置B中制備Ce2(CO3)3的反應(yīng)的離子方程式為。(4)Ce2(CO3)3在裝置B中沉淀,經(jīng)靜置、過濾、洗滌、干燥后即可得到產(chǎn)品,檢驗(yàn)產(chǎn)品是否洗滌干凈的方法為

。

為測定產(chǎn)品中Ce2(CO3)3的純度,取2.00g產(chǎn)品加入稀硫酸、H2O2溶液至恰好全部溶解,然后加蒸餾水配成100mL待測溶液,取25.00mL待測溶液用0.10mol·L-1的FeSO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗FeSO4溶液20.00mL,則產(chǎn)品中Ce2(CO3)3的純度為。

解析:(1)A中為制備NH3的反應(yīng)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;C中溶液作用為防止空氣中的氧氣進(jìn)入裝置B中氧化Ce3+。(2)制備的CO2中混有HCl雜質(zhì),應(yīng)在裝置B、D之間添加除雜裝置。(3)制備Ce2(CO3)3的反應(yīng)的離子方程式為2Ce3++6HCO3-Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2(4)Ce2(CO3)3在裝置B中沉淀,裝置B中剩余母液的主要成分是NH4Cl,則洗滌的目的是除去Ce2(CO3)3固體表面的NH4Cl,檢驗(yàn)產(chǎn)品是否洗滌干凈只需要檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否含有Cl-即可;滴定過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe2++Ce4+Fe3++Ce3+,則由Ce2(CO3)3～2Ce4+～2Fe2+可知,2.00g產(chǎn)品中Ce2(CO3)3的物質(zhì)的量為12×0.10mol·L-1×20.00×10-3L×100mL25.00答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O防止空氣中的氧氣進(jìn)入裝置B中氧化Ce3+(2)裝置B、D之間連接盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶,吸收揮發(fā)出來的HCl氣體(3)2Ce3++6HCO3-Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O(4)取最后一次洗滌液少許于試管中,加入少量硝酸酸化的硝酸銀溶液,如無沉淀產(chǎn)生,則證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈,反之未洗滌干凈92%以氣體制備為主線的綜合實(shí)驗(yàn)1.(2021·福建福州開學(xué)考試)氨基甲酸銨(H2NCOONH4)是一種易分解、易水解的白色固體,易溶于水,難溶于CCl4,某研究小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置制備氨基甲酸銨。反應(yīng)原理:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)ΔH<0實(shí)驗(yàn)室可選用下列裝置制備氨基甲酸銨(H2NCOONH4)?；卮鹣铝袉栴}。(1)儀器A的名稱是,其中加入的固體可為(填名稱);按氣流方向連接各儀器:a→→jk←←b(用接口字母表示連接順序)。

(2)裝置Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)是。

(3)裝置Ⅵ中,采用冰水浴的原因?yàn)?當(dāng)CCl4液體中產(chǎn)生較多晶體懸浮物時(shí)即停止反應(yīng),(填操作名稱)得到粗產(chǎn)品。為了將所得粗產(chǎn)品干燥,可采取的方法是(填標(biāo)號)。

A.蒸餾B.高壓加熱烘干C.真空微熱烘干(4)某同學(xué)認(rèn)為這套裝置制得的氨基甲酸銨易變質(zhì),同時(shí)不符合綠色化學(xué)理念,改進(jìn)了裝置,具體做法是,其作用為。解析:(1)根據(jù)圖示,儀器A為三頸燒瓶;濃氨水和NaOH固體或CaO等混合可以放出氨氣,所以A中加入的固體可為NaOH或CaO等;用堿石灰干燥氨氣,通入裝置Ⅲ,從d口進(jìn),c口出,裝置Ⅱ生成CO2,除去CO2中的HCl用裝置Ⅴ,長進(jìn)短出,然后通入裝置Ⅳ用濃硫酸干燥,則儀器連接順序?yàn)閍→dc→jk←fe←gh←b。(2)裝置Ⅱ?yàn)楹喴讍⑵瞻l(fā)生器,可以隨開隨用,隨關(guān)隨停。(3)2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)ΔH<0,正反應(yīng)放熱,降低溫度,平衡正向移動(dòng),有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,氨基甲酸銨受熱易分解,低溫可以防止因反應(yīng)放熱造成氨基甲酸銨分解;分離固體物質(zhì)與溶液采用過濾的方法,氨基甲酸銨受熱易分解,所以采取減壓低溫烘干,即真空微熱烘干。(4)氨氣有刺激性氣味,污染空氣,需要尾氣處理裝置,則應(yīng)在裝置Ⅵ中長玻璃管處外接裝有濃硫酸的試劑瓶,同時(shí)可防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入,使氨基甲酸銨水解。答案:(1)三頸燒瓶氫氧化鈉(或氧化鈣或堿石灰)dcfe←gh(2)隨開隨用,隨關(guān)隨停(3)降低溫度,有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,防止因反應(yīng)放熱造成H2NCOONH4分解過濾C(4)裝置Ⅵ中長玻璃管外接裝有濃硫酸的試劑瓶吸收多余的氨氣,防止污染環(huán)境;防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入,使氨基甲酸銨水解以陌生無機(jī)物制備為主線的綜合實(shí)驗(yàn)2.(2021·福建漳州一模)氧化鉍(Bi2O3)是一種淡黃色、低毒的氧化物,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥合成、能源材料等領(lǐng)域。其制備方法通常有兩種:方法Ⅰ:將金屬鉍(Bi)溶于足量的稀硝酸得到硝酸鉍[Bi(NO3)3]溶液,所得溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥后得硝酸鉍晶體,最后煅燒硝酸鉍晶體即得氧化鉍產(chǎn)品。方法Ⅱ:將3.0g氯氧化鉍(BiOCl,白色難溶于水)與25mL3mol·L-1碳酸氫銨溶液混合,加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH=9,50℃下反應(yīng)2h可得到(BiO(1)寫出金屬鉍(Bi)溶于足量稀硝酸生成硝酸鉍溶液的離子方程式:;從綠色化學(xué)的角度思考,工業(yè)上常選方法Ⅱ而不選方法Ⅰ制氧化鉍的原因是。

(2)圖甲中儀器c的名稱為,當(dāng)觀察到澄清石灰水變渾濁說明反應(yīng)過程中產(chǎn)生CO2,寫出產(chǎn)生(BiO)2CO3沉淀的化學(xué)方程式:

。

(3)加氨水調(diào)節(jié)pH為9有利于生成(BiO)2CO3沉淀的原因是(4)某研究小組探究溫度對沉淀制備的影響,得到溫度與所得沉淀產(chǎn)率的關(guān)系如圖乙所示。結(jié)合圖像分析,50℃時(shí)沉淀產(chǎn)率最高的原因是溫度低于50℃時(shí),BiOCl固體在水中的溶解度小,導(dǎo)致沉淀的產(chǎn)率降低;溫度高于50℃時(shí),

。

(5)若方法Ⅱ所得氧化鉍(Bi2O3)產(chǎn)品的質(zhì)量為2.56g,則氯氧化鉍的轉(zhuǎn)化率為(保留3位有效數(shù)字)。

解析:(1)由題干可知Bi與稀硝酸反應(yīng),生成的氣體應(yīng)該為NO,因此離子方程式為Bi+4H++NO3-Bi3++NO↑+2H2(2)由圖可知儀器c的名稱為分液漏斗;由題干信息可知,BiOCl與NH4HCO3反應(yīng)有(BiO)2CO3和CO2生成,根據(jù)原子守恒得反應(yīng)的化學(xué)方程式為2BiOCl+2NH4HCO3(BiO)2CO3+CO2↑+2NH4Cl+H2O。(3)氨水呈堿性,會(huì)與HCO3-反應(yīng)產(chǎn)生大量的CO32-(4)當(dāng)溫度高于50℃時(shí),會(huì)促進(jìn)溶液中NH3·H2O分解,使溶液pH降低,從而不利于CO3(5)當(dāng)?shù)玫疆a(chǎn)品質(zhì)量為2.56g時(shí),轉(zhuǎn)化率α=2.56答案:(1)Bi+4H++NO3-Bi3++NO↑+2H2O方法Ⅰ中金屬Bi與稀硝酸反應(yīng)和硝酸鉍在受熱分解的過程中均會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的氮氧化物(2)分液漏斗2BiOCl+2NH4HCO3(BiO)2CO3+CO2↑+2NH4Cl+H2O(3)氨水會(huì)與HCO3-反應(yīng)生成CO32-(4)NH3·以化工流程為線索的無機(jī)物制備3.(2021·河北邯鄲二模)[Cu(NH3)4]SO4·H2O常用作殺蟲劑、媒染劑,某小組在實(shí)驗(yàn)室以銅為主要原料合成該物質(zhì)的路線如圖所示:已知:①[Cu(NH3)4]SO4·H2O為絳藍(lán)色晶體,在溶液中存在以下電離(解離)過程:[Cu(NH3)4]SO4·H2O[Cu(NH3)4]2++SO42-+H[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3。②(NH4)2SO4和[Cu(NH3)4]SO4·H2O在水中均可溶,在乙醇中均難溶。若向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇,會(huì)析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體。請回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)室用下圖裝置制備合成[Cu(NH3)4]SO4·H2O所需的CuSO4溶液。①儀器a的名稱是;儀器d中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是。②說明檢驗(yàn)裝置A氣密性的方法:

。③裝置B的加熱方法為水浴加熱,其優(yōu)點(diǎn)是。(2)方案1的實(shí)驗(yàn)步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。該方案存在一定缺陷,因?yàn)楦鶕?jù)該方案得到的產(chǎn)物晶體中往往含有(填化學(xué)式)雜質(zhì),其原因是

(從平衡移動(dòng)的角度回答)。(3)方案2的實(shí)驗(yàn)步驟為向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入適量(填試劑名稱),過濾、洗滌、干燥。

(4)方案1、2中步驟均有過濾、洗滌、干燥。①過濾的主要目的是將固液混合物進(jìn)行分離。中學(xué)化學(xué)中常見的固液混合物分離的操作有“普通過濾法”和“減壓過濾法”等,操作示意圖如圖:減壓過濾法相對于普通過濾法的優(yōu)點(diǎn)為(填序號,下同)。

A.過濾速度相對較快B.能過濾膠體類混合物C.得到的固體物質(zhì)相對比較干燥②下列最適合在“洗滌”步驟中作為洗滌液的是。

A.蒸餾水B.乙醇與水的混合液C.飽和(NH4)2SO4溶液解析:(1)①儀器a為分液漏斗;儀器d中,銅單質(zhì)在酸性條件下被O2氧化為Cu2+,相應(yīng)的離子方程式為2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O。②檢驗(yàn)裝置A的氣密性,應(yīng)關(guān)閉分液漏斗活塞,塞緊錐形瓶塞子,打開止水夾k,將導(dǎo)管一端浸入水中,雙手捂住錐形瓶,若觀察到導(dǎo)管口有氣泡冒出,松開手后導(dǎo)管中形成一段穩(wěn)定的水柱,說明裝置A的氣密性良好。③由于水具有較大的比熱容,加熱或冷卻過程中溫度的變化較為緩慢,所以水浴加熱具有易于控制溫度,且能夠使被加熱物質(zhì)均勻受熱的優(yōu)點(diǎn)。(2)該方案存在明顯缺陷,因?yàn)榈玫降漠a(chǎn)物晶體中往往含有Cu(OH)2或Cu2(OH)2SO4雜質(zhì),其原因是在蒸發(fā)濃縮過程中NH3揮發(fā),平衡[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3向右移動(dòng),Cu2+發(fā)生水解生成Cu(OH)2或Cu2(OH)2SO4。(3)根據(jù)題給信息②可知,加入的試劑應(yīng)為乙醇。(4)①減壓過濾可加快過濾速度,并使沉淀比較干燥,因?yàn)槟z狀沉淀易穿透濾紙,沉淀顆粒太小易在濾紙上形成一層密實(shí)的沉淀,溶液不易透過,所以減壓過濾不宜過濾膠狀沉淀和顆粒太小的沉淀,A、C項(xiàng)正確。②[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體可溶于水,難溶于乙醇,所以可選用乙醇和水的混合液,不能選用蒸餾水;若用飽和硫酸銨溶液洗滌,則會(huì)在[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體表面殘留有硫酸銨雜質(zhì),達(dá)不到洗滌的目的。答案:(1)①分液漏斗2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O②關(guān)閉分液漏斗活塞,塞緊錐形瓶塞子,打開止水夾k,將導(dǎo)管一端浸入水中,雙手捂住錐形瓶,若觀察到導(dǎo)管口有氣泡冒出,松開手后導(dǎo)管中形成一段穩(wěn)定的水柱,說明裝置A的氣密性良好③受熱均勻,易于控制加熱溫度(2)Cu(OH)2或Cu2(OH)2SO4蒸發(fā)濃縮過程中NH3揮發(fā),平衡[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3向右移動(dòng),Cu2+發(fā)生水解生成Cu(OH)2或Cu2(OH)2SO4(3)乙醇(4)①AC②B實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、操作、目的、作用答題模板1.現(xiàn)象類答題要素現(xiàn)象描述要全面:看到的、聽到的、觸摸到的、聞到的現(xiàn)象描述要準(zhǔn)確:指明產(chǎn)生這種現(xiàn)象的部位按“現(xiàn)象+結(jié)論”模式描述,忌現(xiàn)象和結(jié)論不分、由理論推現(xiàn)象、指出具體生成物的名稱答題模板溶液中:顏色由××變成××;液面上升(或下降);溶液變渾濁;生成××色沉淀;產(chǎn)生大量氣泡等。固體:固體表面產(chǎn)生大量氣泡;逐漸溶解;顏色由××變成××等。氣體:生成××色××味氣體;氣體由××色變成××色等2.操作類(1)氣密性檢查:形成密閉體系→通過操作改變壓強(qiáng)→觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象→得出結(jié)論。(2)判斷沉淀是否完全的操作:靜置,向上層清液中繼續(xù)滴加少量沉淀劑,若無沉淀產(chǎn)生,則證明已沉淀完全。(3)判斷沉淀是否洗凈的操作:取少量最后一次洗滌液,滴加××,若沒有××現(xiàn)象出現(xiàn),證明沉淀已經(jīng)洗凈。(4)從溶液中得到晶體的操作:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(包括水洗、冰水洗、熱水洗、乙醇洗等)、干燥;或蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥。(5)蒸發(fā)結(jié)晶的操作:將溶液轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中,加熱并用玻璃棒不斷攪拌,待有大量晶體出現(xiàn)時(shí)停止加熱,利用余熱蒸干剩余水分。(6)滴定終點(diǎn)溶液顏色變化的判斷:滴加最后一滴溶液時(shí),溶液由××色變?yōu)椤痢辽?且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來的顏色。3.目的、作用類(1)恒壓滴液漏斗上的支管的作用:保證反應(yīng)容器(一般為圓底燒瓶)內(nèi)壓強(qiáng)與恒壓滴液漏斗內(nèi)壓強(qiáng)相等(平衡壓強(qiáng)),使恒壓滴液漏斗內(nèi)的液體順利滴下。(2)沉淀用乙醇洗滌的目的:減小固體的溶解損失;除去固體表面吸附的雜質(zhì);乙醇揮發(fā)帶走水分,使固體快速干燥。(3)冷凝回流的作用及目的:防止××蒸氣逸出而脫離反應(yīng)體系,提高××物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。(4)“趁熱過濾”的目的:防止降溫過程中雜質(zhì)析出,提高產(chǎn)品的純度。(5)減壓蒸餾(減壓蒸發(fā))的目的:減小壓強(qiáng),使液體沸點(diǎn)降低,防止××物質(zhì)(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3等)受熱分解。有機(jī)物的制備實(shí)驗(yàn)探究1.有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)的常用裝置(1)反應(yīng)裝置:有機(jī)物易揮發(fā),常采用冷凝回流裝置減少有機(jī)物的揮發(fā),提高原料的利用率和產(chǎn)物的產(chǎn)率。下列圖1、圖3中的球形冷凝管和圖2中的長玻璃導(dǎo)管均起到冷凝回流作用。(2)蒸餾裝置:利用有機(jī)物沸點(diǎn)的不同,用蒸餾方法可以實(shí)現(xiàn)分離。(1)溫度計(jì)水銀球的位置:若要控制反應(yīng)溫度,應(yīng)插入反應(yīng)液中;若要選擇收集某溫度下的餾分,則應(yīng)放在支管口附近。(2)冷凝管的選擇:球形冷凝管只能用于冷凝回流,直形冷凝管既能用于冷凝回流,又能用于冷凝收集餾分。(3)冷凝管的進(jìn)出水方向:下進(jìn)上出。(4)加熱方法的選擇①酒精燈加熱:酒精燈的火焰溫度一般在400～500℃,所以需要溫度不太高的實(shí)驗(yàn)都可用酒精燈加熱。②水浴加熱:水浴加熱的溫度不超過100℃。(5)防暴沸:加碎瓷片(或沸石),防止溶液暴沸,若開始忘加碎瓷片(或沸石),需冷卻后補(bǔ)加。2.提純有機(jī)物的常用方法有機(jī)制備實(shí)驗(yàn)有反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低、副反應(yīng)多等特點(diǎn),制得的產(chǎn)物中常混有雜質(zhì),根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物與雜質(zhì)的性質(zhì)差異,可用如下方法分離提純:如苯與液溴發(fā)生取代反應(yīng)后,產(chǎn)物為棕褐色,混合物中含有目標(biāo)產(chǎn)物溴苯,有機(jī)雜質(zhì)苯,無機(jī)雜質(zhì)Br2、FeBr3、HBr等,提純溴苯可用如圖工藝流程:[典例示范](2022·江西景德鎮(zhèn)月考)常溫下對甲基苯甲醚為無色液體,實(shí)驗(yàn)室制備對甲基苯甲醚的反應(yīng)原理為+CH3OH+H2O,反應(yīng)裝置(夾持及加熱裝置已略)如圖所示,部分物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)如下表所示。物質(zhì)甲醇對甲基苯酚對甲基苯甲醚沸點(diǎn)/℃64.7202174密度/(g/cm3)0.791.020.969水溶性易溶難溶不溶產(chǎn)物制備:先在甲裝置的圓底燒瓶中加入幾粒碎瓷片,再依次加入10.8g對甲基苯酚、10mL甲醇,最后加入2mL濃硫酸,控制反應(yīng)溫度為60℃進(jìn)行反應(yīng)。產(chǎn)物提純:①將反應(yīng)混合液冷卻后加入足量飽和碳酸鈉溶液,充分反應(yīng)后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中,靜置分液;②將有機(jī)層轉(zhuǎn)移至乙裝置的蒸餾燒瓶中,加熱,控制溫度為100℃進(jìn)行蒸餾,待蒸餾結(jié)束后,向蒸餾燒瓶內(nèi)剩余液體中加入足量無水氯化鈣,然后趁熱過濾,并將所得液體再次進(jìn)行蒸餾,收集174℃時(shí)的餾分,蒸餾結(jié)束后,稱量第二次蒸餾所得餾分為7.32g?；卮鹣铝袉栴}:(1)儀器A的名稱為。

(2)向甲裝置的圓底燒瓶中加入碎瓷片的目的是;制備實(shí)驗(yàn)中采用的加熱方式是,其優(yōu)點(diǎn)是。(3)產(chǎn)物提純時(shí),向反應(yīng)混合液中加入足量飽和碳酸鈉溶液的主要目的是;產(chǎn)物提純時(shí),先控制溫度為100℃進(jìn)行蒸餾的目的是。(4)加入足量無水氯化鈣的目的是

。

(5)對甲基苯甲醚的產(chǎn)率為%。

解析:(1)甲裝置為制備裝置,原料甲醇沸點(diǎn)較低,易揮發(fā),需冷凝回流,冷凝回流用球形冷凝管。(2)向甲裝置中加入碎瓷片或沸石的目的是防暴沸;制備時(shí)的反應(yīng)溫度為60℃,應(yīng)采用水浴加熱的方式,其優(yōu)點(diǎn)是使反應(yīng)液受熱均勻,易于控制加熱溫度。(3)根據(jù)反應(yīng)原理知,該制備反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)后的混合液中除了產(chǎn)物對甲基苯甲醚,還含有雜質(zhì)甲醇、對甲基苯酚、硫酸、水,向反應(yīng)混合液中加入足量飽和碳酸鈉溶液,與反應(yīng)混合液中的硫酸充分反應(yīng),然后通過分液除去無機(jī)雜質(zhì)、甲醇,剩余的有機(jī)層中含有水、甲醇、對甲基苯酚、對甲基苯甲醚,將有機(jī)層轉(zhuǎn)移至乙裝置中進(jìn)行蒸餾,根據(jù)題表沸點(diǎn)數(shù)據(jù),先控制溫度為100℃,可蒸出有機(jī)層中的甲醇和大部分水,得到對甲基苯酚和對甲基苯甲醚及少量水的混合液。(4)無水氯化鈣屬于干燥劑,能吸收水,所以加入足量無水氯化鈣,可除去混合液中少量的水。(5)對甲基苯酚的物質(zhì)的量為10.8g108g/mol=0.1mol,10mL甲醇的物質(zhì)的量為10答案:(1)球形冷凝管(2)防暴沸水浴加熱使反應(yīng)液受熱均勻,易于控制加熱溫度(3)除去反應(yīng)混合液中的硫酸蒸出反應(yīng)混合物中的甲醇和大部分水(4)除去混合液中少量的水(或干燥有機(jī)相)(5)60解答有機(jī)物制備題的思維模型1.(2021·河南鄭州三模)苯乙酮既可用于制香皂和香煙,也可用作纖維素酯和樹脂等的溶劑。實(shí)驗(yàn)室以苯和乙酐為原料制備苯乙酮:++CH3COOH,制備過程中還有CH3COOH+AlCl3CH3COOAlCl2+HCl↑等副反應(yīng)發(fā)生,實(shí)驗(yàn)裝置如圖,相關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)見下表。物質(zhì)苯苯乙酮乙酸乙酐沸點(diǎn)/℃80.1202117.9139.8實(shí)驗(yàn)步驟如下:步驟1:在三頸燒瓶中按一定配比將苯和研碎的無水氯化鋁粉末充分混合后,在攪拌下緩慢滴加乙酐。乙酐滴加完后,升溫至70～80℃,保溫反應(yīng)一段時(shí)間,冷卻。步驟2:冷卻后將反應(yīng)物倒入含鹽酸的冰水中,然后分出苯層。苯層依次用水、5%氫氧化鈉溶液和水洗滌。步驟3:向洗滌的有機(jī)相中加入適量無水MgSO4固體,放置一段時(shí)間后進(jìn)行分離步驟4:常壓蒸餾有機(jī)相,且收集相應(yīng)餾分?；卮鹣铝袉栴}:(1)步驟4中常壓蒸餾有機(jī)相,且收集相應(yīng)餾分,用到下列儀器的名稱是。

(2)錐形瓶中的導(dǎo)管不插入液面以下的原因是

。

(3)實(shí)驗(yàn)裝置中冷凝管的主要作用是,干燥管的作用是。(4)乙酐滴加完后,升溫至70～80℃的目的是

(答出兩點(diǎn))。(5)步驟2中用5%氫氧化鈉溶液洗滌的目的是

。(6)步驟3中加入無水MgSO4固體的作用是,分離操作的名稱是。

解析:(1)常壓蒸餾要用蒸餾燒瓶、錐形瓶(收集餾出物)。(2)因反應(yīng)生成的CH3COOH與AlCl3在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生極易溶于水的HCl,若導(dǎo)管插入液面以下會(huì)產(chǎn)生倒吸。(3)冷凝管的作用是冷凝回流,充分利用苯和乙酐;該反應(yīng)要保持無水,所以干燥管的作用是防止外界水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶中。(4)乙酐滴加完后,升溫至70～80℃的目的是提高反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時(shí)間,防止苯大量揮發(fā)。(5)步驟2中的苯層含有醋酸等酸性物質(zhì),即用5%氫氧化鈉溶液洗滌的目的是洗去醋酸等酸性物質(zhì)。(6)無水MgSO4可以用來除去有機(jī)相中的水(或干燥有機(jī)相),有機(jī)相是液體,硫酸鎂吸水后還是固體,所以用過濾的方法分離。答案:(1)蒸餾燒瓶、錐形瓶(2)反應(yīng)產(chǎn)生極易溶于水的HCl,若導(dǎo)管插入液面以下會(huì)產(chǎn)生倒吸(3)冷凝回流防止外界水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶中(4)提高反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時(shí)間,防止苯大量揮發(fā)(任寫兩點(diǎn)即可)(5)洗去醋酸等酸性物質(zhì)(6)除去有機(jī)相中的水(或干燥有機(jī)相)過濾2.醇脫水是合成烯烴的常用方法,實(shí)驗(yàn)室合成環(huán)己烯的反應(yīng)為+H2O,實(shí)驗(yàn)裝置如圖:可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)見下表:物質(zhì)相對分子質(zhì)量密度/(g·cm-3)沸點(diǎn)/℃溶解性環(huán)己醇1000.9618161微溶于水環(huán)己烯820.810283難溶于水合成反應(yīng):在a中加入20g環(huán)己醇和2小片碎瓷片,冷卻攪拌下慢慢加入1mL濃硫酸。b中通入冷卻水后,開始緩慢加熱a,控制餾出物的溫度不超過90℃。分離提純:將反應(yīng)粗產(chǎn)物倒入分液漏斗中,分別用少量5%碳酸鈉溶液和水洗滌,分離后加入無水氯化鈣顆粒,靜置一段時(shí)間后棄去氯化鈣。最終通過蒸餾得到純凈環(huán)己烯10g?；卮鹣铝袉栴}:(1)裝置b的名稱是。

(2)加入碎瓷片的作用是;如果加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片,應(yīng)該采取的正確操作是(填字母)。

A.立即補(bǔ)加 B.冷卻后補(bǔ)加C.不需補(bǔ)加 D.重新配料(3)本實(shí)驗(yàn)中最容易產(chǎn)生的副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)分液漏斗在使用前須清洗干凈并;在本實(shí)驗(yàn)分離過程中,產(chǎn)物應(yīng)該從分液漏斗的(填“上口倒出”或“下口放出”)。(5)分離提純過程中加入無水氯化鈣的目的是。

解析:(1)裝置b為直形冷凝管,可用于冷凝餾分。(2)加入碎瓷片的作用是防止有機(jī)物在加熱時(shí)發(fā)生暴沸。如果在加熱時(shí)發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片,這時(shí)必須停止加熱,待冷卻后補(bǔ)加碎瓷片。(3)醇分子間容易發(fā)生脫水反應(yīng)生成醚類化合物。(4)分液漏斗在使用前必須要檢漏。實(shí)驗(yàn)生成的環(huán)己烯的密度比水的要小,所以環(huán)己烯應(yīng)從上口倒出。(5)加入無水氯化鈣的目的是除去水(作干燥劑)和除去環(huán)己醇(因?yàn)橐掖伎梢院吐然}反應(yīng),類比推知,環(huán)己醇和氯化鈣也可以反應(yīng))。答案:(1)直形冷凝管(2)防止暴沸B(3)(4)檢漏上口倒出(5)干燥(或除水除醇)表格中信息的利用密度:主要與水比較,以確定分液時(shí)有機(jī)層的位置;計(jì)算加入原料的量,確定哪種反應(yīng)物過量,以方便計(jì)算產(chǎn)率。沸點(diǎn):主要用于物質(zhì)之間的比較,以確定蒸餾溫度。溶解性:主要用于判斷是否溶于水或某種有機(jī)溶劑,以確定萃取試劑,判斷雜質(zhì)等注意儀器的作用所給裝置圖中常有一些不常見的儀器,要明確這些儀器的作用,如索氏提取器、分水器、安全漏斗、球形分液漏斗等分離除雜過程中試劑的作用用碳酸鈉、碳酸氫鈉等無機(jī)試劑洗滌:“中和”酸等;將某些組分轉(zhuǎn)化為易溶于水的物質(zhì),便于分液除去;降低某些成分的溶解度等。水洗:除去易溶于水的物質(zhì)。無水氯化鈣:干燥除水(對應(yīng)學(xué)生用書第281～282頁)1.(2021·山東卷,18)六氯化鎢(WCl6)可用作有機(jī)合成催化劑,熔點(diǎn)為283℃,沸點(diǎn)為340℃,易溶于CS2,極易水解。實(shí)驗(yàn)室中,先將三氧化鎢(WO3)還原為金屬鎢(W)再制備WCl6,裝置如圖所示(夾持裝置略)?；卮鹣铝袉栴}:(1)檢查裝置氣密性并加入WO3。先通N2,其目的是;一段時(shí)間后,加熱管式爐,改通H2,對B處逸出的H2進(jìn)行后續(xù)處理。儀器A的名稱為,證明WO3已被完全還原的現(xiàn)象是。

(2)WO3完全還原后,進(jìn)行的操作為①冷卻,停止通H2;②以干燥的接收裝置替換E;③在B處加裝盛有堿石灰的干燥管;④……;⑤加熱,通Cl2;⑥……。堿石灰的作用是;操作④是,目的是。

(3)利用碘量法測定WCl6產(chǎn)品純度,實(shí)驗(yàn)如下:①稱量:將足量CS2(易揮發(fā))加入干燥的稱量瓶中,蓋緊稱重為m1g;開蓋并計(jì)時(shí)1min,蓋緊稱重為m2g;再開蓋加入待測樣品并計(jì)時(shí)1min,蓋緊稱重為m3g,則樣品質(zhì)量為g(不考慮空氣中水蒸氣的干擾)。

②滴定:先將WCl6轉(zhuǎn)化為可溶的Na2WO4,通過IO3-離子交換柱發(fā)生反應(yīng):WO42-+Ba(IO3)2BaWO4+2IO3-;交換結(jié)束后,向所得含IO3-的溶液中加入適量酸化的KI溶液,發(fā)生反應(yīng):IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O;反應(yīng)完全后,用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,發(fā)生反應(yīng):I2+2S2O32-2I-+S4O62-。滴定達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗cmol·L-1的Na2S2O3溶液VmL,則樣品中WCl6(摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為解析:(1)用H2還原WO3制備W,裝置中不能有空氣,所以先通N2,其目的是排除裝置中的空氣;由儀器構(gòu)造可知儀器A的名稱為直形冷凝管;反應(yīng)過程中有水生成,則當(dāng)WO3已被完全還原的現(xiàn)象是不再有水凝結(jié)。(2)由信息可知WCl6極易水解,W與Cl2反應(yīng)制取WCl6時(shí),要在B處加裝盛有堿石灰的干燥管,防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E中,所以堿石灰的作用一是吸收多余氯氣,防止污染空氣,二是防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入E;在操作⑤加熱,通Cl2之前,裝置中有多余的H2,需要除去,所以操作④是再次通入N2,目的是排除裝置中的H2。(3)①根據(jù)題意分析,稱量時(shí)加入足量的CS2,蓋緊稱重為m1g,由于CS2易揮發(fā),開蓋時(shí)要揮發(fā)出來,稱量的質(zhì)量要減少,開蓋并計(jì)時(shí)1min,蓋緊稱重m2g,則揮發(fā)出的CS2的質(zhì)量為(m1-m2)g,再開蓋加入待測樣品并計(jì)時(shí)1min,又揮發(fā)出(m1-m2)g的CS2,蓋緊稱重為m3g,則樣品質(zhì)量為m3g+2(m1-m2)g-m1g=(m3+m1-2m2)g。②滴定時(shí),根據(jù)關(guān)系式:WO42-～2IO3-～6I2～12S2O32-,樣品中n(WCl6)=n(WO42-)=112n(S2O32-)=112cV×10-3mol,m(WCl6)=112cV×10-3mol×Mg·mol-1=cVM12000g,則樣品中WCl6答案:(1)排除裝置中的空氣直形冷凝管不再有水凝結(jié)(2)吸收Cl2;防止水蒸氣進(jìn)入E通入N2排除裝置中的H2(3)①m3+m1-2m2②cVM1202.(2020·山東卷,20節(jié)選)某同學(xué)利用Cl2氧化K2MnO4制備KMnO4的裝置如圖所示(夾持裝置略):已知:錳酸鉀(K2MnO4)在濃強(qiáng)堿溶液中可穩(wěn)定存在,堿性減弱時(shí)易發(fā)生反應(yīng):3MnO42-+2H2O2MnO4-回答下列問題:(1)裝置A中a的作用是;裝置C中的試劑為;裝置A中制備Cl2的化學(xué)方程式為。

(2)上述裝置存在一處缺陷,會(huì)導(dǎo)致KMnO4產(chǎn)率降低,改進(jìn)的方法是。(3)KMnO4常作氧化還原滴定的氧化劑,滴定時(shí)應(yīng)將KMnO4溶液加入(填“酸式”或“堿式”)滴定管中;在規(guī)格為50.00mL的滴定管中,若KMnO4溶液起始讀數(shù)為15.00mL,此時(shí)滴定管中KMnO4溶液的實(shí)際體積為(填字母)。

A.15.00mL B.35.00mLC.大于35.00mL D.小于15.00mL解析:(1)裝置A中a的作用是平衡氣壓,使?jié)恹}酸能夠順利滴下。該實(shí)驗(yàn)過程中有毒性較大的氯氣參與反應(yīng),故裝置C中盛放NaOH溶液,用于吸收有毒氣體氯氣,防止其逸出污染空氣。酸性條件下,ClO-與Cl-發(fā)生氧化還原反應(yīng)(歸中反應(yīng))生成氯氣,故裝置A中制備Cl2的化學(xué)方程式是Ca(ClO)2+4HCl(濃)CaCl2+2Cl2↑+2H2O。(2)鹽酸具有揮發(fā)性,則用濃鹽酸制備的Cl2中含有HCl雜質(zhì),該雜質(zhì)進(jìn)入裝置B中會(huì)使溶液堿性減弱,而溶液堿性減弱時(shí)MnO42-易發(fā)生歧化反應(yīng)生成MnO4-和MnO2,又因?yàn)镠Cl還可還原裝置B中生成的KMnO4,導(dǎo)致產(chǎn)物損失,改進(jìn)的方法是在裝置A和裝置B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶,以除去Cl2中的HCl雜質(zhì)。(3)KMnO4具有強(qiáng)氧化性,可腐蝕橡膠管,因此KMnO答案:(1)平衡氣壓,使?jié)恹}酸順利滴下NaOH溶液Ca(ClO)2+4HCl(濃)CaCl2+2Cl2↑+2H2O(2)在裝置A、B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶(3)酸式C3.(2021·全國乙卷,27)氧化石墨烯具有穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在能源、材料等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。通過氧化剝離石墨制備氧化石墨烯的一種方法如下(裝置如圖所示):Ⅰ.將濃H2SO4、NaNO3、石墨粉末在c中混合,置于冰水浴中。劇烈攪拌下,分批緩慢加入KMnO4粉末,塞好瓶口。Ⅱ.轉(zhuǎn)至油浴中,35℃攪拌1小時(shí),緩慢滴加一定量的蒸餾水。升溫至98℃并保持1小時(shí)。Ⅲ.轉(zhuǎn)移至大燒杯中,靜置冷卻至室溫。加入大量蒸餾水,而后滴加H2O2至懸濁液由紫色變?yōu)橥咙S色。Ⅳ.離心分離,稀鹽酸洗滌沉淀。Ⅴ.蒸餾水洗滌沉淀。Ⅵ.冷凍干燥,得到土黃色的氧化石墨烯。回答下列問題:(1)裝置圖中,儀器a、c的名稱分別是、,儀器b的進(jìn)水口是(填字母)。

(2)步驟Ⅰ中,需分批緩慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴,原因是。(3)步驟Ⅱ中的加熱方式采用油浴,不使用熱水浴,原因是。(4)步驟Ⅲ中,H2O2的作用是(以離子方程式表示)。

(5)步驟Ⅳ中,洗滌是否完成,可通過檢測洗出液中是否存在SO42-(6)步驟Ⅴ可用pH試紙檢測來判斷Cl-是否洗凈,其理由是。

解析:(1)由圖中儀器構(gòu)造可知,a的儀器名稱為滴液漏斗,c的儀器名稱為三頸燒瓶;儀器b為球形冷凝管,起冷凝回流作用,為了冷凝效果更好,冷卻水要從d口進(jìn),e口出。(2)反應(yīng)為放熱反應(yīng),為控制反應(yīng)速率,避免反應(yīng)過于劇烈,需分批緩慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴。(3)油浴和水浴相比,由于油的比熱容較水的小,油浴控制溫度更加靈敏和精確,該實(shí)驗(yàn)反應(yīng)溫度接近水的沸點(diǎn),故不采用熱水浴,而采用油浴。(4)由滴加H2O2后發(fā)生的現(xiàn)象可知,加入H2O2的目的是除去過量的KMnO4,則反應(yīng)的離子方程式為2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2(5)該實(shí)驗(yàn)中為判斷洗滌是否完成,可通過檢測洗出液中是否存在SO42-(6)步驟Ⅳ用稀鹽酸洗滌沉淀,步驟Ⅴ洗滌過量的鹽酸,H+與Cl-電離平衡,洗出液接近中性時(shí),可認(rèn)為Cl-洗凈。答案:(1)滴液漏斗三頸燒瓶d(2)反應(yīng)放熱,防止反應(yīng)過快(3)反應(yīng)溫度接近水的沸點(diǎn),油浴更易控溫(4)2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑(5)取少量洗出液,滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,若沒有白色沉淀生成說明洗滌完成(6)H+與Cl-電離平衡,洗出液接近中性時(shí),可認(rèn)為Cl-題號知識易中難無機(jī)物的制備實(shí)驗(yàn)探究1,2,36有機(jī)物的制備實(shí)驗(yàn)探究45非選擇題1.(2021·湖南永州二模)實(shí)驗(yàn)室利用SO2合成硫酰氯(SO2Cl2),并對H2SO3和HClO的酸性強(qiáng)弱進(jìn)行探究。Ⅰ.已知SO2Cl2的熔點(diǎn)為-54.1℃,沸點(diǎn)為69.1℃,在空氣中遇水蒸氣發(fā)生劇烈反應(yīng),并產(chǎn)生大量白霧,100℃以上分解生成SO2和Cl2。實(shí)驗(yàn)室合成SO2Cl2的原理:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)ΔH<0,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(夾持儀器已省略),請回答下列問題:(1)裝置A中的試劑是。

(2)活性炭的作用是。

(3)在冰水浴中制備SO2Cl2的原因是

。

(4)為了測定SO2Cl2產(chǎn)品純度(雜質(zhì)不參與反應(yīng)),稱取agSO2Cl2產(chǎn)品于錐形瓶中,加入足量蒸餾水,充分反應(yīng)。用cmol·L-1AgNO3溶液滴定反應(yīng)后的溶液,滴幾滴K2CrO4溶液做指示劑,當(dāng)生成Ag2CrO4磚紅色沉淀時(shí),認(rèn)為溶液中Cl-沉淀完全,此時(shí)消耗AgNO3溶液的體積為VmL。①用棕色滴定管盛裝AgNO3溶液,其原因是。②該SO2Cl2產(chǎn)品的純度為。Ⅱ.(5)選用下面的裝置探究酸性:H2SO3>HClO,其連接順序?yàn)锳→。能證明H2SO3的酸性強(qiáng)于HClO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

。

解析:Ⅰ.(1)裝置A中的試劑用于干燥二氧化硫,故選用酸性或中性的固體干燥劑。(2)從影響反應(yīng)的條件推出:活性炭的可能作用是催化劑。(3)已知:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)ΔH<0,SO2Cl2的熔點(diǎn)為-54.1℃,沸點(diǎn)為69.1℃,100℃以上分解生成SO2和Cl2,故在冰水浴中制備SO2Cl2。(4)①用棕色滴定管盛裝AgNO3溶液,其原因是AgNO3見光易分解。②由質(zhì)量守恒定律知:SO2Cl2～2Cl-～2AgNO3135g2molag·φ(SO2Cl2)cmol/L·VmL·10-3L/mLSO2Cl2產(chǎn)品的純度φ(SO2Cl2)=135cVⅡ.(5)裝置A制備二氧化硫,由于鹽酸易揮發(fā),制備的二氧化硫中混有HCl,用飽和的亞硫酸氫鈉除去HCl,再通過碳酸氫鈉溶液,可以驗(yàn)證亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng),用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫,用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化碳中二氧化硫是否除盡,再通入漂白粉溶液中,則裝置連接順序?yàn)锳→C→B→E→D→F。HClO具有強(qiáng)氧化性,SO2具有還原性,不能利用SO2與次氯酸鈣直接反應(yīng)判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強(qiáng)弱,先驗(yàn)證亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng),再結(jié)合碳酸酸性比HClO強(qiáng)進(jìn)行判斷,能證明H2SO3的酸性強(qiáng)于HClO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為裝置D中品紅不褪色,裝置F中產(chǎn)生白色沉淀。答案:(1)P2O5(或無水CaCl2、硅膠等)(2)催化劑(3)反應(yīng)放熱,且SO2Cl2沸點(diǎn)低,冰水浴有利于生成和收集SO2Cl2(4)①AgNO3見光易分解②135cV2.(2021·山東日照三模)FeCl2是重要的媒染劑和污水處理劑。某?；瘜W(xué)探究團(tuán)隊(duì)查閱有關(guān)資料,在實(shí)驗(yàn)室中用氯苯消氯法制備無水FeCl2,原理為C6H5Cl+2FeCl32FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑,裝置如圖所示(夾持裝置已略去)。已知:Ⅰ.FeCl2、FeCl3不溶于氯苯、二氯苯;Ⅱ.C6H5Cl、C6H4Cl2互溶,不溶于水;沸點(diǎn)分別為132℃、173℃。回答下列問題:(1)儀器a的名稱為,該儀器(填“能”或“不能”)用于石油的分餾。

(2)該團(tuán)隊(duì)用3.25gFeCl3與過量氯苯反應(yīng),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將三頸燒瓶中的物質(zhì)倒出,過濾、洗滌、干燥后得到粗產(chǎn)品,回收濾液中氯苯的方法為(填操作名稱)。

(3)經(jīng)討論后,分為甲、乙兩組用不同方法測定FeCl3的轉(zhuǎn)化率。①甲組:用0.40mol·L-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定錐形瓶內(nèi)的溶液,可選用的指示劑為;若終點(diǎn)時(shí)消耗18.50mLNaOH標(biāo)準(zhǔn)液,則FeCl3的轉(zhuǎn)化率為%。

②乙組:將粗產(chǎn)品制成250mL溶液,取出25.00mL,用0.0200mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液滴定(已知:本實(shí)驗(yàn)條件下,Cl-不參與反應(yīng);KMnO4還原產(chǎn)物為Mn2+)。達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為,經(jīng)平行實(shí)驗(yàn)測得平均消耗標(biāo)準(zhǔn)液16.00mL,則甲組測定結(jié)果(填“高于”或“低于”)乙組測定結(jié)果。

③某檢測機(jī)構(gòu)對粗產(chǎn)品進(jìn)行測定,經(jīng)數(shù)據(jù)分析測得FeCl3的轉(zhuǎn)化率為79.95%。與乙組和檢測機(jī)構(gòu)的測定結(jié)果對比,若無操作失誤,甲組產(chǎn)生較大誤差可能的原因?yàn)椤?/p>

解析:(1)圖中儀器a為球形冷凝管,石油的分離是通過蒸餾實(shí)現(xiàn)的,蒸餾時(shí)使用直形冷凝管,不能使用球形冷凝管。(2)根據(jù)氯苯和二氯苯的沸點(diǎn)可知,分離兩者可用蒸餾的方法。(3)①錐形瓶中主要成分為HCl,酸堿中和滴定時(shí),強(qiáng)堿滴定酸用酚酞作指示劑;根據(jù)反應(yīng)HCl+NaOHNaCl+H2O和C6H5Cl+2FeCl32FeCl2+C6H4Cl2+HCl↑,可建立關(guān)系式2FeCl3～NaOH,消耗的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為n(NaOH)=(0.4×18.5×10-3)mol=7.4×10-3mol,即實(shí)際轉(zhuǎn)化的氯化鐵為n(FeCl3)=2n(NaOH)=2×7.4×10-3mol=1.48×10-2mol,m(FeCl3)=1.48×10-2×162.5g,氯化鐵的轉(zhuǎn)化率為1.48×10②用高錳酸鉀溶液滴定時(shí),終點(diǎn)現(xiàn)象為溶液變?yōu)闇\紫色,且30秒內(nèi)不恢復(fù)到原來的顏色;滴定時(shí)的反應(yīng)為5Fe2++MnO4-+8H+Mn2++5Fe3++4H2O,可建立關(guān)系式5FeCl3～MnO4-,消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為n(KMnO4)=(0.02×16×10-3)mol=3.2×10-4mol,則氯化鐵的物質(zhì)的量為n(FeCl3)=5n(MnO4-)=5×3.2×10-4×10mol=1.6×10-2mol,質(zhì)量為m(FeCl3)=1.6×10-2③甲組誤差較大的原因可能為產(chǎn)生的HCl氣體未全部溶于水。答案:(1)球形冷凝管不能(2)蒸餾(3)①酚酞74②溶液變?yōu)闇\紫色,且30秒內(nèi)不恢復(fù)到原來的顏色低于③產(chǎn)生的HCl沒有完全被錐形瓶中的水吸收3.(2021·廣東梅州二模)高純MnCO3是廣泛用于電子行業(yè)的強(qiáng)磁性材料。MnCO3為白色粉末,難溶于水和乙醇,在潮濕環(huán)境下易被氧化,溫度高于100℃開始分解。實(shí)驗(yàn)室以MnO2為原料制備MnCO3。(1)制備MnSO4溶液:①主要反應(yīng)裝置如圖,緩緩?fù)ㄈ虢?jīng)N2稀釋的SO2氣體,三頸燒瓶中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。反應(yīng)過程中,為使SO2盡可能轉(zhuǎn)化完全,在通入SO2和N2比例一定、不改變固液投料的條件下,可采取的合理措施有(寫出一點(diǎn))。

②已知實(shí)驗(yàn)室制取SO2可采用:Na2SO3+H2SO4(濃)Na2SO4+SO2↑+H2O。選擇下表中部分裝置與上圖裝置相連制備MnSO4溶液,應(yīng)選擇的裝置有。

abcdef③若用空氣代替N2進(jìn)行實(shí)驗(yàn),缺點(diǎn)是。(酸性環(huán)境下Mn2+不易被氧化)

(2)制備MnCO3固體:實(shí)驗(yàn)步驟:①向MnSO4溶液中邊攪拌邊加入飽和NH4HCO3溶液生成MnCO3沉淀,反應(yīng)結(jié)束后過濾;②……;③在70～80℃下烘干得到純凈、干燥的MnCO3固體。步驟①需控制溶液的酸堿性,若堿性過強(qiáng),MnCO3粗產(chǎn)品中將混有(填化學(xué)式)。步驟②的操作是洗滌沉淀和檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈,則需要用到的試劑有。

解析:(1)①SO2與MnO2作用生成MnSO4,反應(yīng)生成MnSO4的化學(xué)方程式為SO2+MnO2MnSO4,為加快反應(yīng)速率,可采取的合理措施有控制適當(dāng)?shù)臏囟?緩慢通入混合氣體;使用多孔球泡。②制備二氧化硫的反應(yīng)不需要加熱,b裝置制備二氧化硫,氮?dú)馀c二氧化硫通過e裝置混合,在反應(yīng)裝置中生成MnSO4,利用f裝置進(jìn)行尾氣處理,防止尾氣中二氧化硫污染空氣,故選abef。③若用空氣代替N2進(jìn)行實(shí)驗(yàn),氧氣能與亞硫酸反應(yīng)生成硫酸,二氧化硫利用率降低。(2)步驟①若堿性過強(qiáng),Mn2+直接和OH-結(jié)合生成Mn(OH)2沉淀。根據(jù)題意,先用蒸餾水洗滌,用鹽酸酸化的BaCl2溶液驗(yàn)證洗滌是否干凈,再用乙醇洗滌,所以所需試劑是水、鹽酸酸化的BaCl2溶液、乙醇。答案:(1)①SO2+MnO2MnSO4控制適當(dāng)?shù)臏囟然蚓徛ㄈ牖旌蠚怏w或使用多孔球泡(任寫一點(diǎn)即可)②abef③空氣中的O2能氧化H2SO3,使SO2利用率下降(2)Mn(OH)2水、鹽酸酸化的BaCl2溶液、乙醇4.(2021·河北保定二模)1,2-二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)是重要的有機(jī)化工原料,不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,沸點(diǎn)83.6℃,堿性條件下水解程度較大。實(shí)驗(yàn)室采用“乙烯液相直接氯化法”制備1,2-二氯乙烷,相關(guān)反應(yīng)原理為C2H5OHCH2CH2↑+H2OCl2(g)+CH2CH2(g)CH2ClCH2Cl(l)ΔH<0實(shí)驗(yàn)裝置如圖:請回答下列問題:(1)寫出甲裝置發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(2)按實(shí)驗(yàn)原理將裝置戊、己、庚連接起來,d→→→→→a(按接口順序連接)。

(3)丁裝置中長玻璃導(dǎo)管B的作用是,先裝入1,2-二氯乙烷液體,其作用是,以促進(jìn)氣體間的接觸,更容易使物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

(4)制乙烯采用甘油浴加熱,該加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是。(5)制得的1,2-二氯乙烷中溶解有Cl2、乙烯,逐出其中的Cl2和乙烯采用的方法是。

(6)有同學(xué)提出該裝置存在缺陷,你認(rèn)為是。(7)產(chǎn)品純度的測定:量取5.00mL逐出Cl2和乙烯后的產(chǎn)品,產(chǎn)品密度為1.2g·mL-1,加足量稀NaOH溶液,加熱充分反應(yīng):CH2ClCH2Cl+2NaOHCH2OHCH2OH+2NaCl。所得溶液先用稀硝酸中和至酸性,然后加入1.000mol·L-1的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液至不再產(chǎn)生沉淀,沉降后過濾、洗滌、低溫干燥、稱量,得到14.35g白色固體,則產(chǎn)品中1,2-二氯乙烷的純度為。

解析:甲裝置是二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下生成氯氣,經(jīng)飽和食鹽水除去氯化氫氣體,濃硫酸除去水蒸氣,進(jìn)入丁裝置,己裝置是乙醇在五氧化二磷和加熱條件下反應(yīng)生成乙烯和水,乙醇揮發(fā),產(chǎn)物經(jīng)過戊裝置除去乙醇,再經(jīng)過庚裝置的濃硫酸除去水,進(jìn)入丁裝置,與氯氣反應(yīng)制得1,2-二氯乙烷,所以連接方式為d→b→c→f→e→a。(1)甲裝置是二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下生成氯氣:MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)根據(jù)分析可知連接方式為d→b→c→f→e→a。(3)CH2ClCH2Cl沸點(diǎn)較低,在反應(yīng)時(shí)易揮發(fā),可用丁裝置中長玻璃導(dǎo)管B來冷凝回流,同時(shí)B也可以排出多余的氣體,平衡氣壓;先裝入1,2-二氯乙烷液體,其作用是溶解Cl2和乙烯,促進(jìn)氣體反應(yīng)物間的接觸。(4)采用甘油浴加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是受熱更均勻,溫度更易控制。(5)制得的1,2-二氯乙烷中溶解有Cl2、乙烯,逐出Cl2和乙烯采用的方法是適當(dāng)加熱,既可以逐出雜質(zhì)氣體又不會(huì)引入新的雜質(zhì)且操作簡單。(6)尾氣中有殘留的Cl2,氯氣有毒,需要尾氣處理,而實(shí)驗(yàn)裝置中沒有尾氣處理裝置。(7)5.00mL逐出Cl2和乙烯后的產(chǎn)品,密度為1.2g·mL-1,質(zhì)量為1.2g·mL-1×5.00mL=6.00g,加足量稀NaOH溶液,加熱充分反應(yīng):CH2ClCH2Cl+2NaOHCH2OHCH2OH+2NaCl。所得溶液先用稀硝酸中和至酸性,然后加入1.000mol·L-1的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液至不再產(chǎn)生沉淀,沉降后過濾、洗滌、低溫干燥、稱量,得到14.35g白色固體是氯化銀,物質(zhì)的量為n=mM=14.35g143.5g·答案:(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+2H2O+Cl2↑(2)bcfe(3)冷凝回流、導(dǎo)氣(或平衡壓強(qiáng))溶解Cl2和乙烯(4)受熱更均勻,溫度更易控制(5)適當(dāng)加熱(6)沒有尾氣處理裝置(7)82.50%5.(2021·四川成都三模)2-硝基-1,3-苯二酚是重要的醫(yī)藥中間體。實(shí)驗(yàn)室常以間苯二酚為原料,經(jīng)磺化、硝化、去磺酸基三步合成:部分物質(zhì)相關(guān)性質(zhì)如下表:名稱相對分子質(zhì)量性狀熔點(diǎn)/℃水溶性(常溫)間苯二酚110白色針狀晶體110.7易溶2-硝基-1,3-苯二酚155橘紅色針狀晶體87.8難溶制備過程如下:第一步:磺化。稱取77.0g間苯二酚,碾成粉末放入燒瓶中,慢慢加入適量濃硫酸并不斷攪拌,控制溫度在一定范圍內(nèi)攪拌15min(如圖1)。第二步:硝化。待磺化反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶置于冷水中,充分冷卻后加入“混酸”,控制溫度繼續(xù)攪拌15min。第三步:蒸餾。將硝化反應(yīng)混合物的稀釋液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶B中,然后用如圖2所示裝置進(jìn)行水蒸氣蒸餾(水蒸氣蒸餾可使待提純的有機(jī)物在低于100℃的情況下隨水蒸氣一起被蒸餾出來,從而達(dá)到分離提純的目的),收集餾出物,得到2-硝基-1,3-苯二酚粗品。請回答下列問題:(1)圖1中儀器a的名稱是;磺化步驟中控制溫度最合適的范圍為(填字母,下同)。

A.30～60℃ B.60～65℃C.65～70℃ D.70～100℃(2)已知:酚羥基鄰、對位的氫原子比較活潑,均易被取代。請分析第一步磺化引入磺酸基基團(tuán)(—SO3H)的作用是。(3)硝化步驟中制取“混酸”的具體操作是

。

(4)水蒸氣蒸餾是分離和提純有機(jī)物的方法之一,被提純物質(zhì)必須具備的條件正確的是。

A.具有較低的熔點(diǎn)B.不溶或難溶于水,便于最后分離C.難揮發(fā)性D.在沸騰下與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(5)下列說法正確的是。

A.直形冷凝管內(nèi)壁中可能會(huì)有紅色晶體析出B.反應(yīng)一段時(shí)間后,停止蒸餾,先熄滅酒精燈,再打開K,最后停止通冷凝水C.燒瓶A中長玻璃管起穩(wěn)壓作用,既能防止裝置中壓強(qiáng)過大引起事故,又能防止壓強(qiáng)過小引起倒吸(6)蒸餾所得2-硝基-1,3-苯二酚中仍含少量雜質(zhì),可用少量乙醇水混合劑洗滌。請?jiān)O(shè)