高考化學一輪復習 全國卷熱考微專題21有機物制備型實驗探究題學案

1、全國卷熱考微專題(21)有機物制備型實驗探究題分析制備流程熟悉重要儀器依據(jù)有機反應特點作答有機物易揮發(fā)，反應中通常采用冷凝回流裝置，以提高原料的利用率和產(chǎn)物的產(chǎn)率。有機反應通常都是可逆反應，且易發(fā)生副反應，因此常使價格較低的反應物過量，以提高另一反應物的轉化率和產(chǎn)物的產(chǎn)率，同時在實驗中需要控制反應條件，以減少副反應的發(fā)生。根據(jù)產(chǎn)品與雜質的性質特點，選擇合適的分離提純方法，如蒸餾、分液等。乙酸異戊酯是組成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。實驗室制備乙酸異戊酯的反應、裝置示意圖和有關數(shù)據(jù)如下：項目相對分子質量密度/(g·cm3)沸點/水中溶解性異戊醇880.812 3131微溶乙酸6

2、01.049 2118溶乙酸異戊酯1300.867 0142難溶實驗步驟：在a中加入4.4 g異戊醇、6.0 g乙酸、數(shù)滴濃硫酸和23片碎瓷片。開始緩慢加熱a，回流50 min。反應液冷至室溫后倒入分液漏斗中，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌；分出的產(chǎn)物加入少量無水mgso4固體，靜置片刻，過濾除去mgso4固體，進行蒸餾純化，收集140143 餾分，得乙酸異戊酯3.9 g。回答下列問題：(1)儀器b的名稱是_。(2)在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是_，第二次水洗的主要目的是_。(3)在洗滌、分液操作中，應充分振蕩，然后靜置，待分層后_(填標號)。a直接將乙酸異戊酯從分液漏斗的上口倒

3、出b直接將乙酸異戊酯從分液漏斗的下口放出c先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從下口放出d先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從上口倒出(4)本實驗中加入過量乙酸的目的是_。(5)實驗中加入少量無水mgso4的目的是_。(6)在蒸餾操作中，儀器選擇及安裝都正確的是_(填標號)。(7)本實驗的產(chǎn)率是_(填標號)。a30%b40%c60%d90%(8)在進行蒸餾操作時，若從130 便開始收集餾分，會使實驗的產(chǎn)率偏_(填“高”或“低”)，其原因是_。解析：(6)蒸餾實驗中溫度計水銀球需和蒸餾燒瓶支管口在同一高度，而c中不應該用球形冷凝管，球形冷凝管一般用于反應裝置，即在反應時考慮到反

4、應物的蒸發(fā)流失而用球形冷凝管冷凝回流，使反應更徹底，故b正確。(7)根據(jù)題中化學方程式及所給各物質的量，可知實驗中異戊醇完全反應，理論上應生成乙酸異戊酯6.5 g，實驗中實際生成乙酸異戊酯3.9 g，故乙酸異戊酯的產(chǎn)率為×100%60%。(8)若從130 便開始收集餾分，則收集得到的是乙酸異戊酯和少量未反應的異戊醇的混合物，導致所測出的實驗產(chǎn)率偏高。答案：(1)球形冷凝管(2)洗掉大部分硫酸和乙酸洗掉碳酸氫鈉溶液(3)d(4)提高異戊醇的轉化率(5)干燥(6)b(7)c(8)高收集少量未反應的異戊醇1醇脫水是合成烯烴的常用方法，實驗室合成環(huán)己烯的反應和實驗裝置如下：；可能用到的有關數(shù)

5、據(jù)如下：項目相對分子質量密度/(g·cm3)沸點/溶解性環(huán)己醇1000.961 8161微溶于水環(huán)己烯820.810 283難溶于水【合成反應】在a中加入20 g環(huán)己醇和2小片碎瓷片，冷卻攪動下慢慢加入1 ml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 ?！痉蛛x提純】反應粗產(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，靜置一段時間后棄去氯化鈣。最終通過蒸餾得到純凈環(huán)己烯10 g?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置b的名稱是_。(2)加入碎瓷片的作用是_；如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片，應該采取的正確操作是_(填字母，下同)。a立即補加

6、b冷卻后補加c不需補加 d重新配料(3)本實驗中最容易產(chǎn)生的副產(chǎn)物的結構簡式為_。(4)分液漏斗在使用前須清洗干凈并_；在本實驗分離過程中，產(chǎn)物應該從分液漏斗的_(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_。(6)在環(huán)己烯粗產(chǎn)物蒸餾過程中，不可能用到的儀器有_。a圓底燒瓶 b溫度計c吸濾瓶 d球形冷凝管e接收器(7)本實驗所得到的環(huán)己烯產(chǎn)率是_。a41% b50%c61% d70%解析：(1)裝置b為直形冷凝管，可用于冷凝回流。(2)加入碎瓷片的作用是防止有機物在加熱時發(fā)生暴沸。如果在加熱時發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片，這時必須停止加熱，待冷卻后補加碎瓷片。(3)醇分子間

7、最容易發(fā)生脫水反應生成醚類化合物。(4)分液漏斗在使用前必須要檢漏。實驗生成環(huán)己烯的密度比水的要小，所以環(huán)己烯應從上口倒出。(5)加入無水氯化鈣的目的：除去水(作干燥劑)和除去環(huán)己醇(因為乙醇可以和氯化鈣反應，類比推知，環(huán)己醇和氯化鈣也可以反應)。(6)觀察題中實驗裝置圖知蒸餾過程中不可能用到吸濾瓶及球形冷凝管。(7)加入20 g環(huán)己醇的物質的量為0.2 mol，理論上生成環(huán)己烯的物質的量為0.2 mol，環(huán)己烯的質量為0.2 mol×82 g·mol116.4 g，實際得到環(huán)己烯的質量為10 g，則產(chǎn)率為×100%61%。答案：(1)直形冷凝管(2)防止暴沸b(

8、3) (4)檢漏上口倒出(5)干燥(或除水除醇)(6)cd(7)c2實驗室以苯甲醛為原料制備間溴苯甲醛(實驗裝置見下圖，相關物質的物理性質見附表)。項目相對分子質量密度/(g·cm3)沸點/溴1603.11958.8苯甲醛1061.041791，2­二氯乙烷991.235 183.5間溴苯甲醛1851.587229其實驗步驟為：步驟1：將三頸瓶中的一定配比的無水a(chǎn)lcl3、1，2­二氯乙烷和苯甲醛(5.3 g)充分混合后，升溫至60，緩慢滴加經(jīng)濃硫酸干燥過的液溴，保溫反應一段時間，冷卻。步驟2：將反應混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中，攪拌、靜置、分液。有機相用10%

9、nahco3溶液洗滌。步驟3：經(jīng)洗滌的有機相加入適量無水硫酸鈣固體，放置一段時間后過濾。步驟4：為了防止間溴苯甲醛因溫度過高被氧化，把步驟3處理得到的間溴苯甲醛加入少量鋅粉，同時采用某種技術，收集相應餾分，其中收集到間溴苯甲醛為3.7 g。(1)實驗裝置中采用的加熱方式為_，冷凝管的作用為_，錐形瓶中的試劑應為_。(2)步驟1所加入的無水a(chǎn)lcl3的作用為_。(3)步驟2中用10%nahco3溶液洗滌有機相，是為了除去溶于有機相的_(填化學式)。(4)步驟3中加入的無水硫酸鈣固體的目的是_。(5)步驟4中，某種技術為_。(6)本實驗所得到的間溴苯甲醛產(chǎn)率是_。解析：(1)由于溫度低于100 ，

10、因此為便于控制溫度，應該采用水浴加熱；因溴易揮發(fā)，為使溴充分反應，應進行冷凝回流，以增大產(chǎn)率，因此冷凝管的作用為導氣、冷凝回流等；反應發(fā)生取代反應，生成間溴苯甲醛的同時生成hbr，用氫氧化鈉溶液吸收，防止污染空氣；(2)將三頸瓶中的一定配比的無水a(chǎn)lcl3、1，2­二氯乙烷和苯甲醛充分混合，三種物質中無水a(chǎn)lcl3為催化劑，1，2­二氯乙烷為溶劑，苯甲醛為反應物；(3)反應混合物含有溴，將其緩慢加入一定量的稀鹽酸中，加入碳酸氫鈉可與br2、hcl反應，因此是為了除去溶于有機相的br2、hcl(鹽酸)；(4)經(jīng)洗滌的有機物含有水，加入適量無水硫酸鈣固體，可起到除去有機物中水的

11、作用；(5)減壓蒸餾，可降低沸點，避免溫度過高，導致間溴苯甲醛被氧化，因此該技術是減壓蒸餾；(6)5.3 g苯甲醛理論上可生成產(chǎn)品的質量是×185 g9.25 g，所以產(chǎn)率是×100%40.0%。答案： (1)水浴加熱導氣冷凝回流naoh溶液(2)催化劑(3)br2、hcl(鹽酸)(4)除去有機物的水(或干燥或除水都給分)(5)減壓蒸餾(6)40.0%3苯胺為無色液體，還原性強，易被氧化；有堿性，與酸反應生成鹽。常用硝基苯與h2制備：3h2 2h2o。其部分裝置及有關數(shù)據(jù)如下：項目沸點/密度(g/ml)溶解性硝基苯210.91.20不溶于水，易溶于乙醇、乙醚苯胺184.41

12、.02微溶于水，易溶于乙醇、乙醚乙醚34.60.71不溶于水，易溶于硝基苯、苯胺實驗步驟：檢查裝置的氣密性，連接好c處冷凝裝置的冷水。先向三頸燒瓶中加入沸石及硝基苯，再取下恒壓分液漏斗，換上溫度計。打開裝置a、b間活塞，通入h2一段時間。點燃b處的酒精燈，加熱，使溫度維持在140進行反應。反應結束后，關閉裝置a、b間活塞，加入生石灰。調整好溫度計的位置，繼續(xù)加熱，收集182186 餾分，得到較純苯胺?；卮鹣铝袉栴}：(1)步驟中溫度計水銀球的位置在_。(2)下列關于實驗的敘述中，錯誤的是_。a冷凝管的冷水應該從b進從a出b實驗開始時，溫度計水銀球應插入反應液中，便于控制反應液的溫度c裝置a中應使

13、用鋅粉，有利于加快生成h2的速率d加入沸石的目的是防止暴沸(3)若實驗中步驟和的順序顛倒，則實驗中可能產(chǎn)生的后果是_。(4)蒸餾前，步驟中加入生石灰的作用是_。(5)有學生質疑反應完成后，直接蒸餾得到苯胺的純度不高，提出以下流程：苯胺在酸性條件下生成鹽酸苯胺被水萃取，在堿性溶液中又被放有機溶劑反萃取，這種萃取反萃取法簡稱反萃。實驗中反萃的作用是_；在分液漏斗中進行萃取分液時，應注意不時放氣，其目的是_。解析：(1)步驟中收集182186 餾分，得到較純苯胺，反應時溫度計需測量苯胺蒸氣的溫度，所以溫度計的水銀球應該放在三頸瓶出氣口(等高線)附近；(2)冷凝管水流遵循逆流原理，即冷水從冷凝管下口進

14、入，上口流出，這樣冷凝效果好，該實驗冷凝管的冷水應該從a進從b出，a錯誤；用硝基苯與h2制備苯胺，反應溫度為：140 ，實驗開始時，溫度計水銀球應插入反應液中，便于控制反應液的溫度，b正確；裝置a為制取氫氣的簡易裝置，使用鋅粉，雖有利于加快生成h2的速率，但固液無法分離，無法控制反應速率，c錯誤；沸石的多孔結構，液體變氣體會逐步釋放，防止突然迸發(fā)，所以沸石能防沸，d正確。(3)若實驗中步驟和的順序顛倒，則實驗裝置中的空氣無法排除，加熱時氫氣遇氧氣發(fā)生爆炸，苯胺為無色液體，還原性強，易被氧化，生成的苯胺被氧氣氧化；(4)生石灰為氧化鈣能和水反應生成氫氧化鈣；苯胺為無色液體，有堿性，與生石灰不反應

15、，所以蒸餾前加入生石灰， 能除去反應中生成的水；(5)苯胺在酸性條件下生成鹽酸苯胺被水萃取，去除了一部分不溶于酸的雜質，在堿性溶液中又被有機溶劑反萃取，又去除了一部分不溶于堿的雜質，實驗中反萃能除去苯胺中較多的雜質，有利于蒸餾，在分液漏斗中進行萃取分液時，不時放氣，降低漏斗內的壓力，使漏斗內外壓強一致，易于分液漏斗中液體流出。答案：(1)三頸燒瓶出氣口(等高線)附近(其他合理答案參照給分)(2)ac(3)加熱時氫氣遇氧氣發(fā)生爆炸；生成的苯胺被氧氣氧化(4)除去反應中生成的水(5)除去苯胺中較多的雜質，有利于蒸餾提純(其他合理答案參照給分)降低漏斗內的壓力，使漏斗內外壓強一致(其他合理答案參照給

16、分)4實驗室制備硝基苯的反應原理和實驗裝置如下：h0反應中存在的主要副反應有：在溫度稍高的情況下會生成間二硝基苯。有關數(shù)據(jù)如下表：物質熔點/沸點/密度/(g·cm3)溶解性苯5.5800.88微溶于水硝基苯5.7210.91.205難溶于水間二硝基苯893011.57微溶于水濃硝酸831.4易溶于水濃硫酸3381.84易溶于水實驗步驟如下：取100 ml燒杯，用20 ml濃硫酸與18 ml濃硝酸配制混和酸，將混合酸小心加入b中；把18 ml(15.84 g)苯加入a中；向室溫下的苯中逐滴加入混酸，邊滴邊攪拌，混和均勻。在5060 下發(fā)生反應，直至反應結束；將反應液冷卻至室溫后倒入分液

17、漏斗中，依次用少量水、5%naoh溶液、水洗滌并分液；分出的產(chǎn)物加入無水cacl2顆粒，靜置片刻，然后倒入蒸餾燒瓶，棄去cacl2，進行蒸餾純化，收集205210 餾分，得到純硝基苯18 g?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖中裝置c的作用是_。(2)配制混合酸時，能否將濃硝酸加入到濃硫酸中，說明理由：_。(3)為了使反應在5060下進行，常用的方法是_。反應結束并冷卻至室溫后a中液體就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黃色的原因是_。(4)在洗滌操作中，第二次水洗的作用是_。(5)在蒸餾純化過程中，因硝基苯的沸點高于140，應選用空氣冷凝管，不選用水直形冷凝管的原因是_。(6)本實驗所得到的硝基苯產(chǎn)率是_。解析：(

18、1)由儀器的結構特征分析，裝置c為冷凝管，其作用為冷凝回流。(2)濃硝酸與濃硫酸混合會放出大量的熱，若將濃硝酸加入到濃硫酸中，硝酸的密度小于濃硫酸，可能會導致液體迸濺。(3)因為反應在50 60 下進行，低于水的沸點，可以利用水浴加熱，反應后硝基苯中溶有濃硝酸分解產(chǎn)生的no2(或硝酸)等雜質，使硝基苯顯示黃色。(4)先用水洗除去濃硫酸和硝酸，再用氫氧化鈉除去溶解的少量的酸，最后水洗除去未反應的氫氧化鈉以及生成的鹽。(5)硝基苯沸點高，用空氣冷凝與水冷凝相比效果幾乎無差異，且冷凝管通水冷卻時導致溫度差過大可能發(fā)生炸裂，所以選用空氣冷凝。(6)苯完全反應生成硝基苯的理論產(chǎn)量為15.84×，所以硝基苯的產(chǎn)率為18÷(15.84×)×100%72.06%。答案：(1) 冷凝回流(2)不能；易暴沸飛濺(3)水浴加熱溶有濃硝酸分解產(chǎn)生的no2(或硝酸)等雜質(4)洗去殘留的naoh及生成的鈉