2020屆高考專題之實驗操作大專題(5月份版)(解析版)

1、2020屆高考專題之實驗操作大專題( 5月份版 )1乙二醛 (OHC CHO) 是一種重要的精細化工產(chǎn)品。某小組利用乙醛液相硝酸氧化法制備乙二醛并測定乙二醛純 度，裝置如圖所示：已知： NOFeSO4FeSO4·NO(棕色 )。幾種有機物的部分性質(zhì)如表所示：乙醛乙二醛乙二酸乙酸沸點 /20.850.5109117.9溶解性與水、有機溶劑互溶溶于水、乙醇等溶于水和有機溶劑與水、乙醇互溶密度 /g?cm-30.781.271.901.05相對分子質(zhì)量44589060實驗步驟：取 20 mL 乙醛裝于燒瓶，加入 2 g Cu(NO 3)2粉末作催化劑，向燒瓶中緩慢滴加2 mol L

2、3; 1硝酸至乙醛完全反應(yīng)為止；提純產(chǎn)品，最終得到 10.0 mL 產(chǎn)品。請回答下列問題：(1) 盛裝硝酸的儀器名稱是 。(2) 實驗中，觀察到裝置 B 中溶液變?yōu)樽厣?，制備乙二醛的化學方程式為 。(3) 向燒瓶中滴加硝酸要 “緩慢 ”，其目的是 ；判斷燒瓶中制備乙二醛的反應(yīng)已完成的標志是 (4) 分離提純產(chǎn)品，宜選擇下列裝置 (填字母 )。（5）根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，該實驗中乙二醛的產(chǎn)率約為 （ 填字母 ）。a.56.5% b.61.8% c.67.9% d.72.6%（6）實驗室可用酸性 KMnO 4溶液測定乙二醛的純度，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：18H 6MnO 45C2H2O210CO26M

3、n214H2O。實驗步驟如下：取 V mL 產(chǎn)品，加蒸餾水稀釋至 250 mL，量取 25.00 mL 稀 釋后的溶液于錐形瓶， 滴加 5.00 mL 稀硫酸，用 c mol ·L 1 KMnO 4溶液，三次平行實驗消耗 KMnO 4溶液體積如下：實驗VKmnO 4(aq)/mL20.0522.4019.95滴定終點的標志是 ；該產(chǎn)品純度為 g·mL 1（用含 V 和 c 的代數(shù)式表示 ）?！敬鸢浮?分液漏斗3CH 3CHO+4HNO 3 Cu（NO3）2 3OHC-CHO+4NO +5H2O防止乙二醛被氧化 裝置 A的燒瓶中不再 c 產(chǎn)生氣泡 c b 當?shù)稳胱詈笠坏?KM

4、nO 4 溶液，溶液由無色變紫紅色且半分鐘不變色9.67cV【解析】分析】在 Cu（NO 3）2 催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，硝酸被還原為吸收 NO ，根據(jù)表中的信息，采用蒸餾的方法提純乙二醛。詳解】1）根據(jù)裝置圖可知，盛裝硝酸的儀器為分液漏斗。NO ；生成的 NO 會污染空氣，用 FeSO4 溶液FeSO4·NO，說明 A 裝置中生成了 NO ，故稀硝酸氧化乙醛生成乙二醛，反應(yīng)的化學方程式為3CH 3CHO+4HNO 3Cu ( NO3)23OHC-CHO+4NO +5H 2 O。3）如果加入硝酸太快，硝酸氧化產(chǎn)品會生成雜質(zhì)。NO 不溶于水，當裝置A 中不再產(chǎn)生氣泡時，表明

5、裝置 A 中反應(yīng)已完成。4）乙二醛與水互溶，可利用沸點的不同，采用蒸餾的方式分離產(chǎn)品，故答案選c。5）根據(jù)方程式計算可得，理論上生成乙二醛的質(zhì)量為0.78×20×58 g20.56g，實際制備乙二醛的質(zhì)量為1.27442）實驗中，觀察到裝置 B 中溶液變?yōu)樽厣?，根?jù)信息可知產(chǎn)生V試卷第 4頁，總 9 頁g cm-3 ×10mL=12.7g ，產(chǎn)率為 2102.576gg 100% 61.8% 。6）由離子方程式可知， 6KMnO 4 5OHC-CHO ，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，舍去實驗的離群數(shù)據(jù)，消耗高錳酸鉀溶液的平均體積為 20.05 19.95mL=20mL ，產(chǎn)品純度

6、為220 10c 5 58625025.00g mL9.67cVg mL(夾持及加熱裝置略去 )：4+6NaHS+H 2O42間硝基苯胺是一種重要的有機合成中間體，它是一種黃色針狀晶體，微溶于冷水，在水中的溶解度隨溫度升高而增大，易溶于乙醇、乙醚、甲醇等。實驗室制備間硝基苯胺的反應(yīng)原理及裝置如下+3Na 2S2O3實驗步驟： 硫氫化鈉溶液的制備。將 0.05molNa 2S?9H2O 溶于 25mL 水中，分批加入 4.2gNaHCO 3 粉末，完全溶解后，慢慢 加入 30ml. 甲醇，冰水浴冷卻，立即析出一水合碳酸鈉。靜置，抽濾，濾餅用 15mL 甲醇分三次洗滌，合并濾液和 洗滌液備用。間硝

7、基苯胺的制備。在 A中將 0.03 mol間二硝基苯溶于 40 mL熱甲醇中，裝上 B，從 B的頂端加入上述硫氫化 鈉溶液，水浴加熱回流 20min 。冷卻至室溫后，改為蒸餾裝置，蒸出大部分甲醇，將殘液傾入 150mL 冷水中，立 即析出間硝基苯胺粗品，抽濾，洗滌，重結(jié)晶，脫色后，得黃色的間硝基苯胺針狀晶體2.4 g?；卮鹣铝袉栴}：(1) 儀器 B 的名稱是 ，使用時要從 (填“ a或”“ b”口)通入冷水；滴液漏斗的細支管 c的作用是 (2) 寫出步驟中總反應(yīng)的離子方程式： 。(3) 步驟中合并洗滌液的目的是 。(4) 步驟中制備裝置改為蒸餾裝置，需增加的儀器除了蒸餾頭、溫度計、尾接管之外，

8、還有 、 (5) 步驟中蒸出大部分甲醇的目的是 。(6) 步驟中洗滌粗品使用的洗滌劑為 ；粗品脫色使用的脫色劑可以是 。(7) 本實驗的產(chǎn)率為 保留 2 位有效數(shù)字； Mr( 間硝基苯胺 ) = 138?！敬鸢浮?球形冷凝管 a 平衡滴液漏斗與燒瓶內(nèi)的氣壓，使液體能夠順利滴下 S2-+H2O+Na+HCO3-=HS-+Na2CO3?H2O NaHS 能溶于甲醇，減少 NaHS的損失 直形冷凝管 錐形瓶 間硝基苯胺易溶于甲醇，蒸出甲醇有利于間硝基苯胺結(jié)晶析出 冷水 活性炭 58%【解析】【分析】0.05molNa 2S?9H2O 溶于水中，分批加入 NaHCO 3粉末，發(fā)生反應(yīng) Na2S + N

9、aHCO3 + H2O = NaHS + Na2CO3?H2O，由 試卷第 3頁，總 9 頁于 NaHS 溶于甲醇，加入甲醇溶解 NaHS ，冰水浴冷卻，析出一水合碳酸鈉，抽濾，洗滌，將濾液和洗滌液合并， 間二硝基苯與硫氫化鈉溶液反應(yīng)生成間二硝基苯胺，反應(yīng)完后蒸餾出大部分甲醇，根據(jù)信息間硝基苯胺是一種黃色 針狀晶體，微溶于冷水，因此將殘液傾入冷水中，析出間硝基苯胺粗品。【詳解】(1) 根據(jù)圖中得到 B 的名稱是球形冷凝管， 冷凝管水流是“下進上出”， 因此使用時要從 a 口通入冷水；滴液漏斗的 細支管 c 的作用是平衡滴液漏斗與燒瓶內(nèi)的氣壓，使液體能夠順利滴下；故答案為：球形冷凝管；a；平衡滴

10、液漏斗與燒瓶內(nèi)的氣壓，使液體能夠順利滴下。(2) 步驟中總反應(yīng)是 Na2S + NaHCO3 + H2O = NaHS + Na2CO3?H2O，其離子方程式： S2- + H2O + Na+ + HCO3 = HS + Na2CO3?H2O；故答案為： S2- + H2O + Na+ + HCO3 = HS+ Na 2CO3?H2O。(3) NaHS 能溶于甲醇，洗滌液中也有 NaHS，因此步驟 中合并洗滌液的目的是 NaHS能溶于甲醇，減少 NaHS的 損失；故答案為： NaHS能溶于甲醇，減少 NaHS 的損失。(4) 步驟 中制備裝置改為蒸餾裝置，需增加的儀器除了蒸餾頭、溫度計、尾接管

11、之外，還有冷凝氣體的直形冷凝管 和接受液體的錐形瓶；故答案為：直形冷凝管；錐形瓶。(5) 根據(jù)題中信息間硝基苯胺是黃色針狀晶體，微溶于冷水，在水中的溶解度隨溫度升高而增大，易溶于甲醇等，因 此步驟 中蒸出大部分甲醇的目的是間硝基苯胺易溶于甲醇，蒸出甲醇有利于間硝基苯胺結(jié)晶析出；故答案為：間 硝基苯胺易溶于甲醇，蒸出甲醇有利于間硝基苯胺結(jié)晶析出。(6) 根據(jù)題中信息間硝基苯胺是黃色針狀晶體，微溶于冷水，在水中的溶解度隨溫度升高而增大，因此步驟中洗滌粗品使用的洗滌劑為冷水；粗品脫色使用的脫色劑可以是活性炭；故答案為：冷水；活性炭。(7) 0.05molNa 2S?9H2O溶于 25mL 水中，分批

12、加入 4.2gNaHCO 3即物質(zhì)的量為 0.05mol，兩者反應(yīng)生成 0.05molNaHS ， 與 0.03 mol 間二硝基苯反應(yīng)， 根據(jù)反應(yīng)方程式 0.05molNaHS 過量， 按照間二硝基苯計算得到得到間硝基苯胺物質(zhì)的2.4g量為 0.03mol ，因此本實驗的產(chǎn)率為 =1 100% 58% ；故答案為： 58%。0.03mol 138g mol 13I 乳酸乙酯 (2-羥基丙酸乙酯 )常用于調(diào)制果香型、乳香型食用和酒用香精。為了在實驗室制取乳酸乙酯，某研 究性學習小組同學首先查閱資料，獲得下列信息：部分物質(zhì)的沸點：物質(zhì)水乙醇乳酸苯乳酸乙酯沸點 /10078.412280.1015

13、4乳酸乙酯易溶于苯、乙醇；水、乙醇、苯的混合物在64.85時，能按一定的比例以共沸物的形式一起蒸發(fā)。該研究性學習小組同學擬采用如圖所示(未畫全)的主要裝置制取乳酸乙酯，其主要實驗步驟如下：第一步：在反應(yīng)容器中加入 0.1 mol 無水乳酸、 45.0 mL （密度： 0.789g/cm 3）無水乙醇、一定量的苯和沸石； 裝上油水分離器和冷凝管，緩慢加熱回流 2 h 至反應(yīng)完全。第二步：將反應(yīng)容器中液體倒入盛有適量5%Na 2CO 3溶液的燒杯中，攪拌并分出有機相后，再用水洗。第三步：將無水 CaCl 2加入到水洗后的產(chǎn)品中充分靜置，過濾、蒸餾，得產(chǎn)品7.08 g。（1）第一步操作中，還缺少的試

14、劑是 ；加入苯的目的是 ；實驗過程中，若油水分離器中水層不再增厚，則表明 。（2）第二步中證明“水洗”已經(jīng)完成的實驗方案是 （3）本實驗制備乳酸乙酯的產(chǎn)率為 。 .磷化鋁、磷化鋅、磷化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)生高毒的PH 3氣體（熔點為 -132，還原性強，易自燃） ，可用于糧食熏蒸殺蟲。衛(wèi)生安全標準規(guī)定：當糧食中磷化物（以 PH 3計 ）的含量低于 0.05m· kg-1 時算合格?？捎靡韵路椒y定糧食中殘留的磷化物含量：操作流程）安裝吸收裝置PH3 的產(chǎn)生與吸收轉(zhuǎn)移 KMnO 4吸收溶液 亞硫酸鈉標準溶液滴定。（實驗裝置） C 中盛 100 g 原糧， D 中盛有 20.00mL 1.12

15、× 10-4 mol · L -1KMnO 4溶液（ H2SO4酸化 ）。請回答下列問 題：（4）儀器 C 的名稱是 ；檢查整套裝置氣密性的方法是（5）A 中盛裝 KMnO 4，溶液的作用是除去空氣中的還原性氣體；B 中盛裝焦性沒食子酸的堿性溶液其作用是 。 D中 PH 3被氧化成磷酸，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為試卷第 7頁，總 9 頁(6) 把 D 中吸收液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，加水稀釋至 250mL ，取 25.00mL 于錐形瓶中，用 5.0× 10-5 mol·L-1 的 Na2SO3 標準溶液滴定剩余的 KMnO 4溶液，消耗標準 Na 2SO3溶液

16、11.00 mL ，則該原糧中磷化物 (以 PH 3計)的含量為 mg ·kg -1?！敬鸢浮?濃硫酸 形成水、乙醇和苯的共沸物，分離反應(yīng)生成的水，促進酯化反應(yīng)正向進行 酯化反應(yīng)達到平 衡 測定水洗液的 pH 至 7 60% 三頸燒瓶 關(guān)閉 K 1打開 K2后，打開抽氣泵抽氣， 觀察各裝置中是否有 氣泡產(chǎn)生 吸收空氣中的 O2，防止氧化裝置 C 中生成的 PH35PH3+8MnO 4-+24H + =5H 3PO 4+8Mn 2+12H2O0.0085【解析】【分析】 I(1)酯化反應(yīng)過程中要用濃硫酸作催化劑和吸水劑；水、乙醇和苯形成共沸物，分離反應(yīng)生成的水，能促進反應(yīng) 向正向進行；

17、油水分離器中液體不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)已經(jīng)達到了平衡狀態(tài)；(2) 水洗的目的主要是除去作催化劑的濃硫酸，洗滌液呈酸性；(3) 根據(jù)無水乙醇與無水乳酸的反應(yīng)可知，參與反應(yīng)的無水乙醇過量,利用乳酸的物質(zhì)的量計算出生成的乳酸乙酯的物質(zhì)的量，并進一步計算得到理論上生成乳酸乙酯的質(zhì)量，最后就算出產(chǎn)率；.C中盛有原糧 100g， D中盛有 20.00mL 1.12 ×10-4 mol L·-1KMnO 4溶液( H2SO4酸化) ，吸收生成的 PH3，B中盛裝 的是沒食子酸的堿性溶液，其作用是吸收空氣中的O2，防止氧化裝置 C 中生成的 PH3， A 中盛裝的 KMnO 4溶液的作用是

18、除去空氣中的還原性氣體；(4) 根據(jù)裝置圖確定儀器 C 的名稱；根據(jù)連續(xù)裝置中的壓強的變化分析檢查氣密性的方法；(5) B 中盛裝的是沒食子酸的堿性溶液， 其作用是吸收空氣中的 O2，防止氧化裝置 C中生成的 PH3；PH3被氧化成磷 酸，高錳酸鉀被還原為 Mn 2+，結(jié)合電荷守恒和原子守恒書寫離子方程式；(6) 根據(jù)消耗的 Na2SO3 標準溶液的物質(zhì)的量再結(jié)合定量關(guān)系計算出剩余的高錳酸鉀的量，進一步計算出吸收PH3需要的高錳酸鉀的物質(zhì)的量，而后計算出PH3的物質(zhì)的量，從而得到其含量。【詳解】 I(1)酯化反應(yīng)過程中要用濃硫酸作催化劑和吸水劑，因此第一步操作中，缺少的試劑是濃硫酸；酯化反應(yīng)是

19、可逆 的，混合物中添加苯可形成水、乙醇和苯的共沸物，分離反應(yīng)生成的水，能促進反應(yīng)向正向進行；油水分離器中液 體不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)已經(jīng)達到了平衡狀態(tài)；(2) 最后一次洗滌液不顯酸性，可說明洗滌完全，因此只需要測定最后一次的水洗液的pH 至 7；(3) 根據(jù)無水乙醇與無水乳酸的反應(yīng)可知， 參與反應(yīng)的無水乙醇過量， 利用乳酸的物質(zhì)的量可計算出生成的乳酸乙酯 的物質(zhì)的量為 0.1mol，其質(zhì)量為 0.1mol×118g/mol=11.8g，因此制備乳酸乙酯的產(chǎn)率為7.08g ×100%=60% ；11.8g. (4)根據(jù)裝置圖可知儀器 C 為三頸燒瓶；根據(jù)連續(xù)裝置中的壓強變化，

20、可以利用抽氣泵抽氣，觀察各裝置中氣體 的產(chǎn)生，若有氣泡冒出，證明氣密性良好；(5) 沒食子酸的堿性溶液，其作用是吸收空氣中的O2，防止氧化裝置 C 中生成的 PH3；PH3被氧化成磷酸，高錳酸試卷第 6頁，總 9 頁鉀被還原為 Mn 2+，離子方程式為： 5PH3+8MnO 4-+24H+=5H3PO4+8Mn2+12H2O；(6) 滴定過程中發(fā)生的反應(yīng)為 2KMnO 4+5Na2SO3+3H2SO4=2MnSO 4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O，根據(jù)反應(yīng)方程式可知剩2余的KMnO 4的物質(zhì)的量為 5.0 ×10-5 molL·-1×11.00×

21、10-3L×檢驗該裝置氣密性的方法：連接好裝置， 乙裝置的作用是 ；丁裝置中 NaOH 溶液的作用是 將三頸燒瓶中所得產(chǎn)物進行過濾 ,將濾液倒入蒸發(fā)皿中， 、抽濾，得到針狀的高錳酸鉀晶體。高錳酸鉀晶體只能低溫烘干，其原因為 。II. 利用氧化還原滴定法測定高錳酸鉀的純度，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為2KMnO 4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO 4+10CO 2 +8H2O 。 量取一定體積的高錳酸鉀溶液需使用滴定管 (填字母 )。5=2.2×10-7 mol；與PH3反應(yīng)的 KMnO 4的物質(zhì)的量為20.00 ×10-3L ×1.12

22、×10-4 mol L·-1-2.2 ×10-7 mol ×250mL25mL5=4.0×10-8mol，因此吸收的 PH3的物質(zhì)的量為 4.0× 10-8mol×88=2.5×10-8mol，因此原糧中磷化物 (以 PH3計)的含量為0.1kg2.5 10 8mol 34g / mol =0.0085mg/kg。4高錳酸鉀是一種用途廣泛的常見氧化劑，主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。I.某課外小組設(shè)計以錳酸鉀制備高錳酸鉀的方案如下： i.錳酸鉀的制備：(1) 將二氧化錳、氨酸鉀和氫氧化鉀固體放入 (填字母 )中熔融

23、制錳酸鉀。A 燒杯 B 瓷坩堝 C蒸發(fā)皿 D鐵坩堝ii. 高錳酸鉀的制備 (裝置如圖所示，加熱及夾持裝置省略)：將 i 中制得的錳酸鉀加少量蒸餾水溶解，得墨綠色溶液，倒入三頸燒瓶中。打開甲裝置中的分液漏斗活塞加入稀硫 酸，加熱，使生成的乙酸進入乙裝置中并水浴加熱。攪拌丙裝置中的溶液，錳酸鉀在酸性條件下反應(yīng)生成高錳酸鉀和二氧化錳。(6) 若在實驗過程中存在下列操作，會使所測KMnO 4 濃度偏高的是 (填字母 )。A 錐形瓶用水洗之后末用待測液潤洗B盛草酸溶液的滴定管滴定前尖嘴部分有氣泡，滴定終點時無氣泡 C滴定時，草酸溶液灑落瓶外D盛裝 KMnO 4 溶液的滴定管用水洗后，未用KMnO 4 溶

24、液潤洗【答案】 D關(guān)閉分液漏斗活塞， 丁燒杯中加入水，用酒精燈微熱蒸餾燒瓶，若燒杯中有氣泡冒出，停止加熱后，干燥管中有一段水柱，則氣密性良好 做安全瓶吸收尾氣中的乙酸蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 高錳酸鉀受熱易分解ABC【解析】【分析】ii.高錳酸鉀的制備：甲中稀硫酸和醋酸鈣反應(yīng)生成乙酸，加熱使乙酸揮發(fā)進入乙裝置， 并水浴加熱，乙酸易溶于水，所以乙裝置還起到安全瓶防止倒吸的作用，在丙中攪拌條件下，乙酸與高錳酸鉀發(fā)生3K 2MnO 4+4CH 3COOH=2KMnO 4+MnO2+4CH3COOK+2H 2O，丁為尾氣處理裝置，可用于吸收乙酸等，干燥管可以 防止倒吸?！驹斀狻?1) 實驗中加熱熔化固體所用的儀器為坩堝