化學(xué)

大一輪復(fù)習(xí)第十五章

第74講以物質(zhì)制備為主的綜合實驗第一章復(fù)習(xí)目標(biāo)1.掌握物質(zhì)制備型實驗方案設(shè)計的原則。2.掌握解答物質(zhì)制備型實驗綜合題的思維模型。內(nèi)容索引壹類型一無機(jī)物的制備貳類型二以有機(jī)物制備、提取、純化為主線的綜合實驗叁課時精練無機(jī)物的制備第二章1.物質(zhì)制備實驗的一般步驟2.具體實驗操作及注意事項(1)選擇儀器及連接順序(2)加熱操作先后順序的選擇若氣體制備實驗需加熱，應(yīng)先加熱氣體發(fā)生裝置，待產(chǎn)生的氣體排盡裝置中的空氣后，再給實驗中其他需要加熱的裝置加熱。其目的：一是防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；二是保證產(chǎn)品純度，防止反應(yīng)物或生成物與空氣中的物質(zhì)反應(yīng)。而完成實驗后，熄滅酒精燈的順序則相反。(3)常考的溫度控制方式①水浴加熱：均勻加熱，反應(yīng)溫度在100℃以下。②油浴加熱：均勻加熱，反應(yīng)溫度在100~260℃之間。③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)，提高產(chǎn)品純度等。(4)常考實驗安全問題①尾氣處理：有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或?qū)⒅c燃，無毒氣體直接排放。②氣體的純度：點燃或加熱通有可燃性氣體(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的裝置前，必須檢驗氣體的純度。③倒吸問題：實驗過程用到加熱裝置的要防倒吸；氣體易溶于水的要防倒吸。1.(2024·河北，15)市售的溴(純度99%)中含有少量的Cl2和I2，某化學(xué)興趣小組利用氧化還原反應(yīng)原理，設(shè)計實驗制備高純度的溴?；卮鹣铝袉栴}：提升關(guān)鍵能力(1)裝置如圖(夾持裝置略)，將市售的溴滴入盛有濃CaBr2溶液的B中，水浴加熱至不再有紅棕色液體餾出。儀器C的名稱為________

；

CaBr2溶液的作用____________

；D中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。直形冷凝管除去市售的溴中少量的Cl2Br2+K2C2O4

2KBr+2CO2↑儀器C為直形冷凝管，用于冷凝蒸氣；市售的溴(純度99%)中含有少量的Cl2

和I2，Cl2可與CaBr2發(fā)生氧化還原反應(yīng)而除去；水浴加熱時，Br2、I2蒸發(fā)進(jìn)入裝置D中，分別與K2C2O4發(fā)生氧化還原反應(yīng)，由于I2少量，故主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為Br2+K2C2O4

2KBr+2CO2↑。(2)將D中溶液轉(zhuǎn)移至

(填儀器名稱)中，邊加熱邊向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出現(xiàn)紅棕色氣體，繼續(xù)加熱將溶液蒸干得固體R。該過程中生成I2的離子方程式為________

。

蒸發(fā)皿

+10I-+16H+

2Mn2++5I2+8H2O將D中溶液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中，邊加熱邊向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出現(xiàn)紅棕色氣體(Br2)，因為I-的還原性強(qiáng)于Br-，說明KMnO4已將KI全部氧化，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

(3)利用圖示相同裝置，將R和K2Cr2O7固體混合均勻放入B中，D中加入冷的蒸餾水。由A向B中滴加適量濃H2SO4，水浴加熱蒸餾。然后將D中的液體分液、干燥、蒸餾，得到高純度的溴。D中蒸餾水的作用為________和

。

液封降低溫度密度：Br2>H2O，D中冷的蒸餾水起到液封的作用，同時冷的蒸餾水溫度較低，均可減少溴的揮發(fā)。

0.31m

(5)本實驗所用鉀鹽試劑均經(jīng)重結(jié)晶的方法純化。其中趁熱過濾的具體操作為漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁，轉(zhuǎn)移溶液時用_____

，濾液沿?zé)诹飨隆?/p>

棒引流，玻璃棒下端靠在三層濾紙?zhí)幉Ａ?.(2024·湖南，15)亞銅配合物廣泛用作催化劑。實驗室制備[Cu(CH3CN)4]ClO4的反應(yīng)原理如下：Cu(ClO4)2·6H2O+Cu+8CH3CN===2[Cu(CH3CN)4]ClO4+6H2O。實驗步驟如下：分別稱取3.71gCu(ClO4)2·6H2O和0.76gCu粉置于100mL乙腈(CH3CN)中反應(yīng)，回流裝置圖和蒸餾裝置圖(加熱、夾持等裝置略)如右：化合物[Cu(CH3CN)4]ClO4Cu(ClO4)2·6H2O相對分子質(zhì)量327.5371在乙腈中顏色無色藍(lán)色回答下列問題：(1)下列與實驗有關(guān)的圖標(biāo)表示排風(fēng)的是

(填標(biāo)號)。

D已知：①乙腈是一種易揮發(fā)的強(qiáng)極性配位溶劑；②相關(guān)物質(zhì)的信息如下：(2)裝置Ⅰ中儀器M的名稱為________

。

(3)裝置Ⅰ中反應(yīng)完全的現(xiàn)象是______

。

球形冷凝管溶液藍(lán)色褪去變?yōu)闊o色將Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙腈(CH3CN)加入二頸燒瓶中，經(jīng)水浴加熱并回流進(jìn)行充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾除去未反應(yīng)完全的Cu，再利用乙腈的揮發(fā)性進(jìn)行蒸餾除去乙腈，將剩余溶液進(jìn)行冷卻結(jié)晶分離出[Cu(CH3CN)4]ClO4。Cu(ClO4)2·6H2O在乙腈中為藍(lán)色，[Cu(CH3CN)4]ClO4在乙腈中為無色，因此裝置Ⅰ中反應(yīng)完全的現(xiàn)象是溶液藍(lán)色褪去變?yōu)闊o色。(4)裝置Ⅰ和Ⅱ中N2氣球的作用是____

。裝置內(nèi)空氣，防止制備的產(chǎn)品被氧化排出由于制備的[Cu(CH3CN)4]ClO4中Cu元素為+1價，具有較強(qiáng)的還原性，容易被空氣中氧氣氧化，因此裝置Ⅰ和Ⅱ中N2氣球的作用是排出裝置內(nèi)空氣，防止制備的產(chǎn)品被氧化。(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步驟c直接獲得，而是先蒸餾至接近飽和，再經(jīng)步驟d冷卻結(jié)晶獲得。這樣處理的目的是_______________________

。

冷卻過程中降低[Cu(CH3CN)4]ClO4在水中的溶解度[Cu(CH3CN)4]ClO4為離子化合物，具有強(qiáng)極性，在水中溶解度較大，在溫度較高的環(huán)境下蒸餾難以分離，若直接將水蒸干難以獲得晶體狀固體，因此需先蒸餾至接近飽和，再經(jīng)步驟d冷卻結(jié)晶，從而獲得晶體。(6)為了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4結(jié)晶，步驟e中向母液中加入的最佳溶劑是

(填標(biāo)號)。

A.水 B.乙醇 C.乙醚C為了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4結(jié)晶，可向母液中加入極性較小的溶劑，與水混溶的同時擴(kuò)大與[Cu(CH3CN)4]ClO4的極性差，進(jìn)而使[Cu(CH3CN)4]ClO4析出，因此可選用的溶劑為乙醚。(7)合并步驟d和e所得的產(chǎn)物，總質(zhì)量為5.32g，則總收率為

(用百分?jǐn)?shù)表示，保留一位小數(shù))。

81.2%

返回類型二以有機(jī)物制備、提取、純化為主線的綜合實驗解有機(jī)物制備類實驗題的思維模型1.(2024·黑吉遼，17)某實驗小組為實現(xiàn)乙酸乙酯的綠色制備及反應(yīng)過程可視化，設(shè)計實驗方案如下：Ⅰ.向50mL燒瓶中分別加入5.7mL乙酸(100mmol)、8.8mL乙醇(150mmol)、1.4gNaHSO4固體及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中裝入變色硅膠。提升關(guān)鍵能力Ⅱ.加熱回流50min后，反應(yīng)液由藍(lán)色變?yōu)樽仙兩枘z由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色，停止加熱。Ⅲ.冷卻后，向燒瓶中緩慢加入飽和Na2CO3溶液至無CO2逸出，分離出有機(jī)相。Ⅳ.洗滌有機(jī)相后，加入無水MgSO4，過濾。Ⅴ.蒸餾濾液，收集73~78℃餾分，得無色液體6.60g，色譜檢測純度為98.0%?；卮鹣铝袉栴}：(1)NaHSO4在反應(yīng)中起

作用，用其代替濃H2SO4的優(yōu)點是_________________________(答出一條即可)。

催化劑無有毒氣體二氧化硫產(chǎn)生乙酸、乙醇中加濃硫酸制乙酸乙酯時，濃硫酸的作用是催化劑和吸水劑，故本實驗NaHSO4在反應(yīng)中起催化劑作用；濃硫酸還具有強(qiáng)氧化性和脫水性，用濃H2SO4時可能發(fā)生副反應(yīng)，且濃硫酸的還原產(chǎn)物二氧化硫為有毒氣體，用NaHSO4代替濃H2SO4的優(yōu)點是副產(chǎn)物少，可綠色制備乙酸乙酯，無有毒氣體二氧化硫產(chǎn)生。(2)甲基紫和變色硅膠的顏色變化均可指示反應(yīng)進(jìn)程。變色硅膠吸水，除指示反應(yīng)進(jìn)程外，還可___________________________________________

。

(3)使用小孔冷凝柱承載，而不向反應(yīng)液中直接加入變色硅膠的優(yōu)點是

(填標(biāo)號)。

A.無需分離B.增大該反應(yīng)平衡常數(shù)C.起到沸石作用，防止暴沸D.不影響甲基紫指示反應(yīng)進(jìn)程吸收生成的水，使平衡正向移動，提高乙酸乙酯的產(chǎn)率AD若向反應(yīng)液中直接加入變色硅膠，反應(yīng)后需要過濾出硅膠，而使用小孔冷凝柱承載則無需分離，故A正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，使用小孔冷凝柱承載不能增大該反應(yīng)平衡常數(shù)，故B錯誤；小孔冷凝柱承載并沒有投入溶液中，不能起到沸石作用，不能防止暴沸，故C錯誤；由題中“反應(yīng)液由藍(lán)色變?yōu)樽仙?，變色硅膠由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色”可知，若向反應(yīng)液中直接加入變色硅膠，則變色硅膠由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色，會影響觀察反應(yīng)液由藍(lán)色變?yōu)樽仙?，使用小孔冷凝柱承載不影響甲基紫指示反應(yīng)進(jìn)程，故D正確。(4)下列儀器中，分離有機(jī)相和洗滌有機(jī)相時均需使用的是__________(填名稱)。

(5)該實驗乙酸乙酯的產(chǎn)率為

(精確至0.1%)。

分液漏斗73.5%

90

2.(2024·新課標(biāo)卷，28)吡咯類化合物在導(dǎo)電聚合物、化學(xué)傳感器及藥物制劑上有著廣泛應(yīng)用。一種合成1?(4?甲氧基苯基)?2，5?二甲基吡咯(用吡咯X表示)的反應(yīng)和方法如下：實驗裝置如圖所示，將100mmol己?2，5?二酮(熔點：-5.5℃，密度：0.737g·cm-3)與100mmol4?甲氧基苯胺(熔點：57℃)放入①中，攪拌。待反應(yīng)完成后，加入50%的乙醇溶液，析出淺棕色固體。加熱至65℃，至固體溶解，加入脫色劑，回流20min，趁熱過濾。濾液靜置至室溫，冰水浴冷卻，有大量白色固體析出。經(jīng)過濾、洗滌、干燥得到產(chǎn)品。回答下列問題：(1)量取己?2，5?二酮應(yīng)使用的儀器為

(填名稱)。

酸式滴定管

(2)儀器①用鐵夾固定在③上，③的名稱是

；儀器②的名稱是

。

(3)“攪拌”的作用是______________________________。鐵架臺球形冷凝管使固液充分接觸，加快反應(yīng)速率己?2，5?二酮常溫下為液體，4?甲氧基苯胺的熔點為57℃，常溫下為固體，攪拌可使固液反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率。(5)使用的“脫色劑”是

。

水浴加熱活性炭由題給信息“加熱至65℃”可知，應(yīng)用水浴加熱，這樣便于控制溫度，且受熱更均勻?！懊撋珓钡淖饔檬俏椒磻?yīng)過程中產(chǎn)生的有色物質(zhì)，結(jié)合題中信息，加入脫色劑后回流，趁熱過濾，保留濾液，即脫色劑為不溶于水和乙醇等溶劑的固體，所以可以選用活性炭作脫色劑。(4)“加熱”方式為。(6)“趁熱過濾”的目的是

；用

洗滌白色固體。

防止產(chǎn)品結(jié)晶損失，提高產(chǎn)率

50%的乙醇溶液由“加入50%的乙醇溶液，析出淺棕色固體”可知，常溫下產(chǎn)品不溶于50%的乙醇溶液；“加熱至65℃，至固體溶解”，所以需趁熱過濾，使產(chǎn)品盡可能多地進(jìn)入濾液，防止產(chǎn)品結(jié)晶損失，提高產(chǎn)率。為減少溶解損失，洗滌時可用50%的乙醇溶液。重結(jié)晶由產(chǎn)品的分離提純過程可知，若需進(jìn)一步提純，可采用的方法為重結(jié)晶。返回(7)若需進(jìn)一步提純產(chǎn)品，可采用的方法是。KESHIJINGLIAN課時精練第三章答案12341.

答案12342.(1)油(2)球形冷凝管a

(3)防暴沸

(4)FeCl2可行

空氣可以將還原產(chǎn)物FeCl2又氧化為FeCl3，F(xiàn)eCl3可循環(huán)參與反應(yīng)(5)氯化鐵水解(6)a

(7)b3.

4.(1)球形冷凝管不能(2)油浴加熱防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)體系(3)1冷凝管中流出液體澄清透明不再含有有機(jī)物的油滴(4)冷水將肉桂酸鉀轉(zhuǎn)化為肉桂酸(5)68答案1234(1)實驗開始先通N2。一段時間后，先加熱裝置

(填“a”或“b”)。裝置b內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________

。裝置c、d共同起到的作用是

。答案12341.(2022·山東，18)實驗室利用FeCl2·4H2O和亞硫酰氯(SOCl2)制備無水FeCl2的裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。已知SOCl2沸點為76℃，遇水極易反應(yīng)生成兩種酸性氣體?；卮鹣铝袉栴}：aFeCl2·4H2O+4SOCl2FeCl2+4SO2+8HCl冷凝回流SOCl2答案1234實驗開始時先通N2，排盡裝置中的空氣，一段時間后，先加熱裝置a，產(chǎn)生SOCl2氣體充滿裝置b后再加熱裝置b，裝置b內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeCl2?4H2O+4SOCl2FeCl2+4SO2+8HCl；裝置c、d的共同作用是冷凝回流SOCl2。

答案1234

答案1234

答案1234樣品與SOCl2反應(yīng)時失水不充分，則m2偏大，使n的測量值偏小，B項選；實驗Ⅰ稱重后，樣品發(fā)生了潮解，消耗的K2Cr2O7溶液的體積V不變，使n的測量值不變，C項不選；滴定達(dá)到終點時發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡生成，導(dǎo)致消耗的K2Cr2O7溶液的體積V偏小，使n的測量值偏大，D項不選。(3)用題述裝置、根據(jù)反應(yīng)TiO2＋CCl4

TiCl4＋CO2制備TiCl4。已知TiCl4與CCl4分子結(jié)構(gòu)相似，與CCl4互溶，但極易水解。選擇合適儀器并組裝蒸餾裝置對TiCl4、CCl4混合物進(jìn)行蒸餾提純(加熱及夾持裝置略)，安裝順序為①⑨⑧

(填序號)，先餾出的物質(zhì)為

。

答案1234⑥⑩③⑤CCl4答案1234界水蒸氣進(jìn)入，最后連接③⑤，安裝順序為①⑨⑧⑥⑩③⑤；由于TiCl4、CCl4分子結(jié)構(gòu)相似，TiCl4的相對分子質(zhì)量大于CCl4，TiCl4分子間的范德華力較大，TiCl4的沸點高于CCl4，故先蒸出的物質(zhì)為CCl4。組裝蒸餾裝置對TiCl4、CCl4混合物進(jìn)行蒸餾提純，按由下而上、從左到右的順序組裝，安裝順序為①⑨⑧，然后連接冷凝管，蒸餾裝置中應(yīng)選擇直形冷凝管⑥，接著連接尾接管⑩，TiCl4極易水解，為防止外答案12342.(2023·新課標(biāo)卷，28)實驗室由安息香制備二苯乙二酮的反應(yīng)式如右：相關(guān)信息列表如下：物質(zhì)性狀熔點/℃沸點/℃溶解性安息香白色固體133344難溶于冷水，溶于熱水、乙醇、乙酸二苯乙二酮淡黃色固體95347不溶于水，溶于乙醇、苯、乙酸冰乙酸無色液體17118與水、乙醇互溶答案1234裝置示意圖如圖所示，實驗步驟為：①在圓底燒瓶中加入10mL冰乙酸、5mL水及9.0g

FeCl3·6H2O，邊攪拌邊加熱，至固體全部溶解。②停止加熱，待沸騰平息后加入2.0g安息香，加熱回流45~60min。③加入50mL水，煮沸后冷卻，有黃色固體析出。④過濾，并用冷水洗滌固體3次，得到粗品。⑤粗品用75%的乙醇重結(jié)晶，干燥后得淡黃色結(jié)晶1.6g。答案1234油該實驗需要加熱使冰乙酸沸騰，冰乙酸的沸點超過了100℃，應(yīng)選擇油浴加熱。(1)儀器A中應(yīng)加入(填“水”或“油”)作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)。步驟②中，若沸騰時加入安息香，會引起暴沸，所以需要待沸騰平息后加入。答案1234(2)儀器B的名稱是

；冷卻水應(yīng)從_______(填“a”或“b”)口通入。

a根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)特征可知，B為球形冷凝管，為了充分冷卻，冷卻水應(yīng)從a口進(jìn)，b口出。(3)實驗步驟②中，安息香必須待沸騰平息后方可加入，其主要目的是

。防暴沸球形冷凝管答案1234(4)在本實驗中，F(xiàn)eCl3為氧化劑且過量，其還原產(chǎn)物為

；某同學(xué)嘗試改進(jìn)本實驗：采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮。該方案是否可行？

，簡述判斷理由：________________________

。

FeCl2可行空氣可以將還原產(chǎn)物FeCl2又氧化為FeCl3，F(xiàn)eCl3可循環(huán)參與反應(yīng)FeCl3為氧化劑，則鐵元素的化合價降低，還原產(chǎn)物為FeCl2，若采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮，空氣可以將還原產(chǎn)物FeCl2又氧化為FeCl3，F(xiàn)eCl3可循環(huán)參與反應(yīng)。答案1234(5)本實驗步驟①~③在乙酸體系中進(jìn)行，乙酸除作溶劑外，另一主要作用是防止

。

氯化鐵水解氯化鐵易水解，所以步驟①~③中，乙酸除作溶劑外，另一主要作用是防止氯化鐵水解。答案1234(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量

洗滌的方法除去(填字母)。若要得到更高純度的產(chǎn)品，可用重結(jié)晶的方法進(jìn)一步提純。

a.熱水

b.乙酸c.冷水

d.乙醇a根據(jù)安息香和二苯乙二酮的溶解性特征，安息香溶于熱水，二苯乙二酮不溶于水，所以可以用熱水洗滌粗品除去安息香。答案1234(7)本實驗的產(chǎn)率最接近于

(填字母)。

a.85% b.80%c.75% d.70%

b

答案1234答案1234

Ⅴ.淺黃色溶液經(jīng)過一系列操作，得到15.0g純凈的二氯四氨合鈀產(chǎn)品。回答下列問題：(1)“步驟Ⅰ”中溶解鈀粉時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為

。2∶3答案1234鈀粉與王水反應(yīng)時，硝酸作氧化劑被還原為NO，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Pd+2HNO3+12HCl===3H2PdCl4+2NO↑+4H2O，因此氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3。答案1234(2)儀器c的名稱為

。

(3)“步驟Ⅲ”中最佳的加熱方式為

(填字母)。

A.水浴加熱

B.油浴加熱C.酒精燈加熱

D.酒精噴燈加熱(4)“步驟Ⅳ”中產(chǎn)生沉淀時發(fā)生的反應(yīng)為2H2PdCl4+4NH3·H2O===Pd(NH3)4·PdCl4↓+4HCl+4H2O；繼續(xù)滴加濃氨水，溶液逐漸澄清，此時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________

。

B

+4H2O三頸燒瓶答案1234(5)儀器c中產(chǎn)生的白煙的成分可能為

。NH4Cl反應(yīng)過程中可能揮發(fā)出氨氣和氯化氫氣體，因此白煙可能為氨氣與氯化氫反應(yīng)生成的NH4Cl。答案1234(6)根據(jù)實驗分析，在題述實驗條件下，NH3、Cl-與鈀的配位能力強(qiáng)弱順序：NH3_____Cl-(填“>”“<”或“=”)。

(7)“步驟Ⅴ”中的一系列操作為將淺黃色溶液加熱濃縮至

時停止加熱，冷卻結(jié)晶，經(jīng)過濾、洗滌、50℃真空干燥后得到純凈的二氯四氨合鈀。

(8)本實驗中產(chǎn)品產(chǎn)率為

(保留3位有效數(shù)字)。

>液面出現(xiàn)一層晶膜61.2%答案1234

4.(2024·菏澤模擬)肉桂酸是一種重要的有機(jī)合成中間體，被廣泛應(yīng)用于制備藥物、食品添加劑等精細(xì)化學(xué)品。實驗室利用苯甲醛和乙酸酐無水環(huán)境下合成肉桂酸的原理及部分試劑物理常數(shù)如下。名稱性狀比重熔點/℃沸點/℃溶解度苯甲醛無色油狀液體1.044-26179微溶于水乙酸酐無色透明