專項01干燥法及干燥劑的選用（原卷版）

備戰(zhàn)2022年高考化學－實驗綜合題專項復習系列專項1－干燥法及干燥劑的選用在化學實驗室中干燥是最常用又十分重要的基本操作。某些實驗要求在無水的條件下進行反應，要求對反應的原料、試劑和儀器等進行嚴格的干燥，否則將嚴重影響實驗結(jié)果，甚至導致實驗失敗。（一）液體物質(zhì)的干燥液體物質(zhì)主要是有機物。在合成或分離的過程中往往要經(jīng)過一系列水溶液洗滌。因此，不可避免地在粗產(chǎn)物中溶解或雜一些水分。殘留的水分會嚴重地影響蒸餾操作和產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，在蒸餾之前必須用當?shù)姆椒ǔＲ簯B(tài)有機物的干燥通?？捎霉卜姓麴s除去水分或用無機干燥劑直接與被干燥液體接觸。所使用的干燥劑不能和被干燥物發(fā)生反應，且不溶于被干燥的液體?；瘜W實驗室中常用的干燥劑分為兩大類：第一類，與水結(jié)合是可逆的；第二類，與水作用后生成新的化合物，反應不可逆。與水可逆結(jié)合的干燥劑此類干燥劑的特點是吸水能力大，但干燥效能比第二類干燥劑差。所吸水能力是指干燥劑吸水量的多少，而干燥效能是指液體被干燥的程度。因為這類干燥劑吸水后形成水合物而所有水合物都具有一定的水蒸氣壓，故這類干燥劑不能徹底地除去水分。選用這類干燥劑時必考慮其吸水能力和干燥效能。例如，無水硫酸可形成Na2SO4?10H2O，即1gNa2SO4能吸收約1.3gH2O，它的吸水量大，但其水合物的水蒸氣壓也比較大（293K時為3.706kPa），故干燥效能差。相反，無水硫酸鈣只能形成CaSO4?1/2H2O，吸水量小，但所生成的水合物的水蒸氣壓只有0.53Pa，因而干燥效能強。所以，應根據(jù)除水的具體要求選合的干燥劑。通常這類干燥劑形成水合物需一定的平衡時間。因此投加干燥劑后需放置一段時間才能達到預期的脫水效果。已吸水的干燥劑受熱后又會脫水，其蒸氣壓隨溫度的升高而增大，所以已干燥的液體在蒸餾之前必將干燥劑濾去。因為工業(yè)生產(chǎn)的無水氯化鈣含有少量游離的Ca(OH)2和Ca(OH)Cl，故不宜用作酸類或酸性液體的干燥劑。同時氯化鈣易與醇胺及某些醛酮酯結(jié)合生成分子化合物，如CaCl2?4C2H5OH、CaCl2?2CH3NH2、CaCl2?(CH3)?2CO等，因此，也不于作這些化合物的干燥劑。有時為了加速建立平衡可以在水浴上當加熱。但要記住，當溫度升高時會降低其干燥效能。與水起反應的干燥劑此類干燥劑的特點是干燥效能高，但吸水能力不大。通常是在用第一類干燥劑干燥后，再用這類干燥劑除去殘留的少量水分，而且只是在指定要徹底干燥的情況下才使用這類干燥劑。常用的有金屬、氫化鈣和五氧化二磷。五氧化二磷可用于干燥烷烴、鹵代烴、芳香鹵化物、醚和腈，但不適用于干燥醇、酮、有機酸和有機堿類化合物。金屬常用于干燥惰性有機溶劑，但不能作為醇（制無水甲醇、無水乙醇除外）、酸、酯、鹵代烴、酮、醛及某些胺類的干燥劑。各類液態(tài)有機化合物的常用干燥劑有機化合物類型適用的干燥劑烷烴、芳香烴、醚CaSO4、P2O5、Na、CaH2醇CaSO4、K2CO3、Na2SO4、CaO、Mg醛CaSO4、Na2SO4、MgSO4酮CaSO4、Na2SO4、MgSO4、K2CO3羧酸、酚Na2SO4、MgSO4鹵代烴P2O5、Na2SO4、MgSO4、CaCl2有機堿類NaOH、KOH、CaO、K2CO3一些常用干燥劑的干燥效能干燥劑空氣中殘余的水分(mg/L)干燥劑空氣中殘余的水分(mg/L)P2O52×105硅膠0.03KOH（熔融）0.002NaOH（熔融）0.16CaO0.003H2SO4（95%）0.3分子篩（5A）0.0039CaCl2（無水）0.36Al2O30.005NaOH（棒狀）0.8CaSO40.005CaCl2（工業(yè)、無水）1.25H2SO4（100%）0.008CuSO4（無水）2.8KOH（棒狀）0.014Na2SO412（二）固體物質(zhì)的干燥固體或重結(jié)晶得到的晶體常帶有一定量的水分或有機溶劑，應根據(jù)這些固體物質(zhì)的特性選擇適當?shù)姆椒ㄟM行干燥。固體的干燥一般采用自然干燥，加熱干燥或用干燥箱通過減壓干燥的方法進行。干燥劑的選通常要考慮：干燥劑的干燥容量越大，吸水越好；不與被干燥物發(fā)生反應；干燥劑的價格越經(jīng)濟越好。下面介紹幾種常用的干燥方法?？諝饬栏蓪τ谟鰺崛菀追纸饣蚋接幸装l(fā)溶劑（如乙醇、石油、丙酮等）的固體物質(zhì)，可薄薄地鋪在蒸發(fā)皿或表面皿中，上面蓋一張干凈的濾紙，避免被灰塵污染，在室溫下放置瓊干。這種干燥法簡單，但費時長，且干燥不徹底。加熱干燥一些對熱穩(wěn)定熔點高且受熱時無明升華現(xiàn)象的物質(zhì)，可放在烘箱中烘干。加熱的溫度應低于該物質(zhì)的熔點（一般應低10K以上）。加熱干燥時，要經(jīng)常翻動固體，防止分解及變色。紅外線干燥紅外線干燥箱或紅外線燈是實驗室中常用的干燥工具。紅外線的特點是穿透性很強,能使水分或溶劑從固體內(nèi)部的各個部分蒸發(fā)，因此干燥速度快。但對光敏感的物質(zhì)不用。干燥器干燥（此部分詳見減壓操作專題）對于容易吸濕或在高的溫度下干燥時發(fā)生分解或變色的固體物質(zhì)，可置于干燥器中進行干燥。常用的干燥器有三種。普通干燥器，真空干燥器，真空恒溫干燥器常用的干燥劑及相應能除去的雜質(zhì)干燥劑能除去的雜質(zhì)CaO水、乙酸、氯化氫、溴化氫CaCl2水、低級醇NaOH水、乙酸、氯化氫、酚、醇P2O5水、醇石蠟片醇、醚、石油醚、苯、甲苯、氯仿、四氯化碳硅膠水（三）氣體的干燥氣體往往帶有一定量的水分，需要除水干燥后才能使用。常用的干燥方法有下列幾種。冷凍干燥讓含有水分的氣體通過低溫冷凍的冷凝阱，在低溫下，水及其他有機溶劑的蒸氣壓著下降。吸附劑干燥使用對水有相當大和力的吸附劑，如硅膠等，也可以達到干燥的效果。硅膠的吸水量可達到其自身質(zhì)量的20%~30%，這類吸水劑的特點是經(jīng)加熱釋放出所吸收的水后可以再生，能反復使用。使用時常把吸附劑裝在管式裝置中，讓氣體通過吸附管，便可達到脫水的目的。再生時，只要加熱吸附管便可方便地把被吸附的水分除去。用干燥劑吸收水分根據(jù)干燥氣體的性質(zhì)及反應條件，選擇不與被干燥氣體發(fā)生反應的干燥劑。盛裝干燥劑的儀器有干燥管、干燥塔、洗氣瓶等，使用時可根據(jù)被干燥氣體的量、含水程度、干燥劑的狀態(tài)及反應條件等的不同進行選擇。干燥氣體時常用的干燥劑及干燥對象干燥劑干燥對象堿石灰，固體氫氧化鈉NH3，但是不能干燥酸性氣體（如Cl2、NO2等）無水CaCl2可以干燥各種氣體。但不能用無水CaCl2干燥NH3，二者會發(fā)生絡合反應。也不能干燥醇類P2O5H2、O2、Cl2、N2、CO、NO、NO2、CO2、SO2、HCl、CH4、C2H4濃硫酸H2、O2、Cl2、N2、CO、NO、NO2、CO2、SO2、HCl、CH4、C2H4CaBr2、ZnBr2HBr為了保證安全操作及提高干燥效果進行氣體干燥操作時應注意如下幾個問題：（1）使用固體干燥劑（如CaCl2、堿石灰）時，應選用粒狀且粒度適中的固體，不得使用粉末，以防止吸水后結(jié)塊堵塞氣體通道造成事故。裝填粒狀干燥劑時要疏密均勻防止氣體短路，影響干燥效果。（2）用濃硫酸作干燥劑時，應根據(jù)待除去的水量來考慮它的用量，導氣管要插進硫酸中，但不應插得太深，否則會增加阻力。（3）如干燥程度要求較高，可使用連有多個裝有不同干燥劑的干燥裝置但要注意干燥劑的排列順序，干燥效力弱者應排在前面。例如，同時使用無水CaCl2和P2O5進行干燥時，CaCl2應放在P2O5之前。（4）通氣速度及流量切忌過大。（四）高中化學中的體現(xiàn)1．FeCl3易潮解、易升華，實驗室制備FeCl3的裝置如圖所示（加熱和夾持裝置略去）。下列說法正確的是（）A．導管g的作用是增強裝置的氣密性B．試劑X和試劑Y分別為濃硫酸、飽和食鹽水C．直接用E接收產(chǎn)物比用導管連接的優(yōu)點是可防止堵塞D．F中濃硫酸的作用是防止空氣中的水蒸氣進入E2．用如圖所示裝置制備干燥的氣體(甲、乙、丙表示加入的試劑)且能隨開隨用、隨關(guān)隨停地控制反應，能實現(xiàn)的是氣體甲乙丙A濃鹽酸二氧化錳氯化鈣B稀硫酸粗鋅粒堿石灰C石灰水氯化銨堿石灰D稀硫酸石灰石五氧化二磷3．利用下列實驗裝置能完成相應實驗的是（)A．裝置①測定化學反應速率B．裝置②制取并吸收HClC．裝置③制備純凈的NH3D．裝置④可用于分離沸點相差較大的互溶液體混合物4．灼熱的焦炭與水蒸氣反應所得產(chǎn)物為H2、CO和少量CO2，為了檢驗產(chǎn)物中的H2和CO（設氣體均被充分吸收)，設計如下實驗裝置。下列有關(guān)說法錯誤的是A．為了實驗安全，應先點燃①處酒精燈，后點燃④處酒精燈B．②、③、⑤中依次盛裝氫氧化鈉溶液、濃硫酸和澄清石灰水C．④中黑色固體變紅色，即可證明產(chǎn)物中一定含有H2和CO中的一種或兩種D．若用堿石灰替換無水硫酸銅，也可以達到檢驗H2和CO目的5．欲除去下列物質(zhì)中混入的少量雜質(zhì)（括號內(nèi)物質(zhì)為雜質(zhì)），不能達到目的的是A．乙酸乙酯（乙酸）：加飽和碳酸鈉溶液，充分振蕩靜置后，分液B．乙醇（水）：加入新制生石灰，蒸餾C．苯甲酸（NaCl）：加水，重結(jié)晶D．乙酸（乙醇）：加入金屬鈉，蒸餾6．食品干燥劑應無毒、無味、無腐蝕性及環(huán)境友好。下列說法錯誤的是A．硅膠可用作食品干燥劑B．P2O5不可用作食品干燥劑C．六水氯化鈣可用作食品干燥劑D．加工后具有吸水性的植物纖維可用作食品干燥劑7．實驗室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示（Zn粒中往往含有硫等雜質(zhì)，與酸反應產(chǎn)生還原性的硫化氫氣體；焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說法正確的是A．①、②、③中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液B．管式爐加熱前，用試管在④處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度C．結(jié)束反應時，先關(guān)閉活塞K，再停止加熱D．裝置Q（啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應制備氯氣8．下列氣體中，既可以用濃硫酸干燥，又可以用堿石灰干燥的是（）A．SO2 B．NH3 C．N2 D．Cl29．三氯化硼的熔點為－107.3℃，沸點為12.5℃，易水解生成硼酸和氯化氫，可用于制造高純硼、有機合成催化劑等。實驗室制取三氯化硼的原理為：B2O3+3C+3Cl22BCl3+3CO（1）甲組同學擬用下列裝置制取純凈干燥的氯氣（不用收集）。①裝置B中盛放的試劑是，裝置C的作用是。②裝置A中發(fā)生反應的離子方程式為。（2）乙組同學選用甲組實驗中的裝置A、B、C和下列裝置（裝置可重復使用）制取BCl3并驗證反應中有CO生成。①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→B→C→→→→→→F→D→I。②實驗開始時，先通入干燥N2的目的是。③能證明反應中有CO生成的現(xiàn)象是。10．三氯氧磷（POCl3）可用于制備增塑劑，常溫下為無色透明液體，密度1.68g/mL,沸點105.8oC,易揮發(fā)，易水解。一中化學興趣小組探究制備POCl3所需的裝置如下圖所示：反應原理：（PC13常溫下為液態(tài)，密度1.57g/mL，沸點75oC，易揮發(fā)，易水解）。（1）儀器3的名稱是________，儀器2中裝入的物質(zhì)為_______，儀器1的作用是___________。（2）A中發(fā)生的反應的離子方程式可能為__________________________________（3）請組裝好上述裝置（如有必要可以重復選擇），用小寫字母連接：_________________。（4）開始通入氯氣，同時慢慢滴加水，控制氯氣和水的質(zhì)量比大于等于3.94，理由是_____________________________________。（5）準確量取13.75mLPCl3充分反應后經(jīng)分離提純得到純凈的POCl316.8g，請計算實驗的產(chǎn)率為________________________.11．二氯化砜（SO2Cl2)是一種重要的有機合成試劑，實驗室可利用SO2與Cl2反應制取少量的SO2Cl2，裝置如圖（有些支持裝置省略了)所示。已知：SO2Cl2的熔點為54.1℃，沸點為69.1℃，遇水能發(fā)生劇烈的水解反應，產(chǎn)物之一為氯化氫氣體。（1）E中的試劑是飽和食鹽水，戊是貯氣裝置，則F瓶中氣體的實驗室制法是_______（用方程式表示)；（2）B處反應管冷卻水應從___________（填“a”或“b”)接口通入；（3）裝置乙和丁的作用是___________；（4）恒壓漏斗具有特殊的結(jié)構(gòu)，主要目的是___________；（5）寫出二氯化砜（SO2Cl2)水解反應的方程式___________；（6）SO2溶于水生成亞硫酸，亞硫酸的酸性強于次氯酸，選用下面的裝置和藥品探究亞硫酸與次氯酸的酸性性強弱裝置連接順序為A、_____、_____、_____、D、F，其中裝置C的作用是_____，通過__________________________現(xiàn)象即可證明亞硫酸的酸性強于次氯酸。12．“旺旺雪餅”袋內(nèi)有一個小紙袋，上面寫著“干燥劑，主要成分是生石灰”。為此我對干燥劑的有關(guān)問題進行相關(guān)探究：（1)問題1：為什么生石灰（CaO)可作干燥劑？（用化學方程式表示)________。（2)我又對它作了一系列探究，獲得較多收益，其有關(guān)實驗方案如下：問題與猜想實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論問題2：小紙袋中的物質(zhì)

能否繼續(xù)作干燥劑？取足量小紙袋中固體放入燒杯中，加入適量水，觸摸杯壁。________不能作

干燥劑問題3：我猜想變質(zhì)后的物質(zhì)可能是碳酸鈣，該如何驗證我的猜想？________________該干燥劑樣品中有碳酸鈣（3)問題4：樣品中碳酸鈣的含量如何？某同學按如下流程進行實驗：用鹽酸溶解該干燥劑樣品→干燥所得氣體→用NaOH溶液吸收氣體→根據(jù)NaOH溶液的增重計算該樣品的含量，實驗過程中所取該干燥劑樣品的質(zhì)量為10.0g。實驗裝置如圖所示：.①A為溶解該干燥劑樣品的裝置，若已準備了長頸漏斗、雙孔橡膠塞、導氣管，為完成溶解至少還需要的實驗儀器是________________________。②A中發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________③將插入溶液C中管子的下端改成具有多孔的球泡（如圖中的D)，有利于提高實驗的準確度，其理由是______________________________。④當改進實驗裝置并進行正確操作后可以準確測定出干燥劑樣品的含量（假設生成氣體沒有損失，并完全吸收)。若此時C裝置在實驗前后其質(zhì)量增加了3.6g，則該干燥劑樣品的含量為_______％。13．某校學生化學實驗小組，為驗證非金屬元素氯的氧化性強于硫和氮，設計了一套實驗裝置：（部分夾持裝置已略去）（1）寫出A中反應的離子方程式___________________________。（2）寫出F中反應的化學方程式_________________________。（3）B中浸有NaOH溶液的棉花作用___________________，B中溶液出現(xiàn)現(xiàn)象_______________，寫出B中發(fā)生的離子反應_________________。（4）E中干燥管裝的干燥劑是________，檢驗F中氣體的方法______________。（5）D中干燥管中出現(xiàn)的現(xiàn)象______________，D中干燥管中化學方程式_________________。14．在堿性條件下以高錳酸鉀做氧化劑，氧化環(huán)己醇制備己二酸的實驗裝置和反應原理如圖。回答下列問題：(1)裝置A的名稱為____________，裝置B的作用________，冷凝水進出方向為________。(2)若將裝置A和溫度計更換插口位置，可能會引起的實驗后果是____________。(3)制備過程中正確的操作順序為________________(填寫序號)。①在250mL四口燒瓶中加入50mL水和3.5g無水碳酸鈉②將混合物在沸水浴中加熱8min，使MnO2凝聚③用熱水浴加熱并攪拌，以合適的滴速滴加環(huán)己醇3.1mL，直至反應完全④安裝電動攪拌裝置，并慢慢加入10g高錳酸鉀⑤安裝裝置A、B及溫度計⑥減壓抽濾，濾液導入100mL燒杯中，用濃鹽酸酸化至pH為24，小火加熱蒸發(fā)，冷卻、結(jié)晶、抽濾、干燥、稱重(4)實驗選擇堿性條件而不選擇酸性條件的原因是________________________________________。(5)判斷反應已經(jīng)完成的現(xiàn)象為________________________________。(6)粗產(chǎn)品因含MnO2雜質(zhì)而顯黃色或灰色，除MnO2外還可能存在的無機物雜質(zhì)為____________________。(7)“抽濾”裝置如圖。下列關(guān)于抽濾的說法正確的是________________(填標號)。A．抽濾的主要目的是對沉淀進行除雜凈化B．濾紙的直徑應略小于漏斗內(nèi)徑，又能蓋住全部小孔C．抽濾前需檢驗裝置氣密性D．抽濾結(jié)束，從吸濾瓶的支管口倒出濾液15．苯胺()是無色油狀液體，具有還原性，沸點為184℃，加熱至370℃分解，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑，能與酸反應生成易溶于水的鹽。實驗室還原硝基苯制取苯胺的裝置(夾持和控溫裝置略去)如圖所示，具體操作步驟如下：步驟1：在三頸燒瓶中加入30g錫粒(過量)、15mL硝基苯、2～3粒沸石，裝上儀器a，量取滿足實驗需求的濃鹽酸，從儀器a管口加入，并不斷搖動反應裝置，然后在100℃左右條件下加熱30min。步驟2：冷卻至室溫后，在搖動下慢慢加入50％NaOH溶液，將反應液調(diào)至堿性。步驟3：將反應液取出至分液漏斗中，向水層加入NaCl固體使其飽和后，用20mL乙醚分兩次萃取，合并粗苯胺和乙醚萃取液，用粒狀氫氧化鈉干燥。步驟4：將干燥后的溶液加入到水蒸氣蒸餾裝置進行蒸餾(儀器b未畫出)，把蒸出液用食鹽飽和后，再移入分液漏斗中，分出苯胺，用粒狀NaOH干燥后進行常壓蒸餾，收集183～185℃餾分，冷卻后稱重，質(zhì)量為11.3g。已知反應可能經(jīng)過下列過程：①2(②(回答下列問題：(1)應采用的儀器b的名稱為___________，儀器a、b的作用是否完全相同___________(填“是”或“否”)。(2)步驟1加入濃鹽酸時，反應太劇烈，可能會導致瓶內(nèi)混合物劇烈沸騰，為了解決個問題，除了將反應裝置浸入冷水中以外，加入鹽酸時可采用_______________(填序號)。①一次快速加入

②分多次少量加入混合以后反應宜采用的加熱方法是_______________。(3)步驟2中加入NaOH溶液的目的是_______________。(4)苯胺易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑，但步驟3中使用乙醚卻不用乙醇萃取苯胺的理由是_________。(5)本實驗中苯胺的產(chǎn)率為_______(保留三位有效數(shù)字)。(6)有同學想要直接用氫氣還原硝基苯來制備苯胺，請寫出一條實驗注意事項_______________。(7)采用蒸餾方法提純苯胺時，有人建議采用減壓蒸餾更加合理，理由是___________________。16．乙酰乙酸