全国通用版2019版高考化学大一轮复习第41讲常见物质的制备优选学案.doc

全国通用版2019版高考化学大一轮复习第41讲常见物质的制备优选学案考纲要求考情分析命题趋势1.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。2.掌握几种重要的有机物和无机物的制备。xx，全国卷，10Txx，北京卷，26Txx，江苏卷，4Txx，全国卷甲，13Txx，全国卷乙，26Txx，全国卷丙，26T高考对本部分的考查主要有：(1)气体的制备装置选择、仪器连接顺序、净化、尾气吸收、实验操作等；(2)结合题目信息对新物质进行制备，考查基本仪器和基本操作。预计2019年高考将会保持对传统知识的考查，如气体制备，同时新的信息环境下与工艺流程结合考查实验基础知识是近几年的命题趋势。题型仍将以选择题和综合实验题为主。分值：38分(6)SO2：_Na2SO3H2SO4=Na2SO4H2OSO2_。(7)NO：_3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O_。(8)NO2：_Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O_。2常见气体制备的发生装置选择反应装置一般需考虑反应物的状态、溶解性和反应条件等，具体如表所示：反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型O2、NH3等试管要干燥；试管口略低于试管底；加热时先预热再固定加热；用KMnO4制取O2时，需在管口处塞一小团棉花固、液加热型或液、液加热型Cl2等加热烧瓶时要隔石棉网；反应物均为液体时，烧瓶内要加_碎瓷片_固、液不加热型O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；启普发生器只适用于_块状固体和液体_反应，且气体不溶于水；使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速3气体的收集方法收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应且_难溶于水_收集的气体密度比空气_大_，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应收集的气体密度比空气_小_，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应收集装置适用的气体H2、O2、NO、CH4Cl2、CO2、NO2、SO2H2、NH34常见气体的净化方法和净化装置(1)常见气体的净化方法净化原则：不损失原来气体，不引入新杂质。净化方法a物理方法液化法：利用_沸点_不同从空气中分离出N2和O2。水洗法：利用_溶解度_不同从N2和NH3的混合气体中除去NH3；利用与_H2O_的反应从NO和NO2的混合气体中除去NO2。b化学方法氧化还原法：通过灼热的铜丝网除去某些混合气体中的O2；通过灼热的CuO除去H2、CO等。酸碱法：将NH3和CO2的混合气体通过_碱石灰_除去CO2。沉淀法：除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液，化学方程式为_H2SCuSO4=CuSH2SO4_。(2)常见净化装置a装置为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。b装置一般盛液体试剂，用于洗气。c装置一般盛固体试剂，用于气体除杂和定量计算。(3)常见干燥剂液态干燥剂固态干燥剂装置示例浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)不可干燥的气体_H2S、HBr、HI_等还原性气体及NH3_NH3_Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2_等酸性气体5尾气的处理(1)转化处理对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。实验室中常见有毒气体的处理方法如下表：Cl2SO2NO2H2SHClNH3CONONaOH溶液CuSO4溶液或NaOH溶液水水或浓硫酸点燃与O2混合后通入NaOH溶液(2)直接排空处理：主要是针对无毒、无害气体的处理。如N2、O2、CO2等。(3)尾气处理装置在水中溶解度较小的有毒气体，多数可通入烧杯中的溶液中，用某些试剂吸收除去(如图甲)，如Cl2、NO2均可通入NaOH溶液中除去。对于溶解度很大吸收速率很快的气体，吸收时应防止倒吸(如图乙)。某些可燃性气体可用点燃或转化的方法(如图丙)，如CO、H2可点燃或通过灼热的CuO除去。收集法(如图丁)，尾气也可以采用收集的方法，如CH4、C2H4、H2、CO等。1下列制备和收集气体的实验装置合理的是(D)A用氯化铵和氢氧化钙制NH3B用铜片和稀硝酸制NOC用锌粒和稀硫酸制H2D用双氧水和二氧化锰制O22可用如图所示装置干燥、收集及尾气处理的气体是(B)H2SHClNH3Cl2SO2NOA和B和C和D和一制气装置的选择与连接1实验连接顺序气体发生装置除杂干燥收集主要性质实验尾气的处理等顺序。(1)连接导管制气装置、洗气瓶的进气管应“长进短出”；干燥管应大口方向进气，小口出气；量气装置的导管应“短进长出”；有易挥发液体反应或生成时，要设计冷凝回流装置。(2)装配仪器时：从下向上，从左往右。(3)加入试剂时：先固后液。(4)实验开始时：先检查装置的气密性，再加药品，最后点燃酒精灯。2仪器拆卸仪器拆卸的一般过程：“从右到左，自上而下，先拆主体，后拆部件”。3装置的选择与连接顺序(1)发生装置的选择：主要根据反应物的状态和反应时是否需要加热来选择。(2)气体净化装置的连接顺序除杂和干燥的先后顺序：若用洗气装置除杂，一般除杂在前，干燥在后；若用加热装置除杂，一般干燥在前，除杂在后；有多种气体杂质存在时，一般是先除去酸性较强的气体。(3)检验多种气体时的先后顺序：有多种气体需要检验时，应尽量避免前步检验对后步检验的干扰。如被检验的气体中含有CO2和水蒸气时，应先通过无水CuSO4检验水蒸气，再通入澄清石灰水检验CO2。(4)收集装置的选择：根据气体的密度、化学性质和毒性等选择。(5)气体除杂直接吸收法：如水蒸气可用干燥剂吸收，酸(碱)性气体可采用碱(酸)液吸收。酸性气体如CO2、SO2、HCl气体等可用浓氢氧化钠溶液吸收，碱性气体如氨气可用酸液吸收等。转化吸收法：将混入的气体杂质转化为原气体，如二氧化碳气体中混有一氧化碳气体，可将混合气体通过灼热的氧化铜，将一氧化碳氧化成二氧化碳，达到除杂的目的。(6)气体验证若需验证某种气体，则一定要先除去此气体中的其他气体；从溶液中制取或从洗气瓶中通过的气体中都带有少量水蒸气，一般需先干燥；连接仪器时注意洗气瓶的导管连接是“长进短出”，球形干燥管的连接一般是“粗进细出”，U形干燥管和玻璃管则无特殊要求，一般按照仪器接口的字母顺序连接；对于有毒气体要有尾气处理装置。例1无水FeCl3呈棕黄色，在空气中极易潮解，100 左右时升华，工业上常用作有机合成催化剂。某学习小组利用下图装置(夹持仪器略去)制备并收集无水FeCl3。请回答：(1)按气流方向各装置依次连接的合理顺序：_dhifeccggba_(填仪器接口的字母编号)。(2)连接好各装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品，_(请按正确的顺序填入下列步骤的序号)。加热Fe粉反应一段时间；打开分液漏斗活塞通一段时间气体；关闭分液漏斗活塞；停止加热，充分冷却。(3)装置A的作用为_吸收多余的Cl2，防止外界的水蒸气进入E中_。(4)装置C中反应的化学方程式为_2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O_。(5)装置D中盛有的试剂为_浓硫酸_(填名称)；装置E中冷水浴的作用为_冷却，便于FeCl3收集_。(6)从实验安全考虑，整套装置存在一处明显不足，请指出：_B、E之间的连接导管太细，FeCl3易凝华沉积而堵塞导管_。解析 (1)按照“制取Cl2除杂干燥制备FeCl3尾气处理”等步骤，连接仪器接口。(2)先制取Cl2，利用Cl2排出装置内的空气，再加热Fe粉制取FeCl3，最后停止加热，冷却后再停止通入Cl2。(3)无水FeCl3在空气中极易潮解，装置A中装有碱石灰，显然其作用是吸收多余的Cl2，防止外界的水蒸气进入E中。(5)装置D中盛有浓硫酸，用于干燥Cl2。FeCl3在100 左右时升华，装置E中冷水浴用于冷却FeCl3，便于收集FeCl3。(6)B装置中制取的FeCl3升华后，通过导管进入装置E，显然B、E之间的连接导管太细，FeCl3易凝华沉积而堵塞导管。二与气体相关的装置、操作创新与设计1制气装置利用常见的试管、烧杯等可以设计一些简易随开随用，随关随停的制气装置。实验装置图(见图)：2液封装置的设计(防止气体从漏斗中逸出)(如图)3与气体相关的防堵塞装置4测量气体体积的装置用上面的四个装置量气时，应注意以下几点：(1)当产气结束后，A、C、D装置应上下调节量筒或量气管使左右两个装置内的液面相平，此时量筒或量气管内液体的体积就是该温度、压强下气体的体积；B装置量筒中的液面应该调节至与水槽中水面相平。(2)当液面稳定后再读数。(3)读数时视线应该与凹液面的最低点相切。例2实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2。制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。实验装置如下图所示(夹持器具已略去)。(1)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将_Zn粒_转移到_残余清液_中。(2)反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是_装置内气体尚未冷却至室温_(排除仪器和实验操作的影响因素)。解析 如果把残余清液转移到Zn粒中，则Y形管内壁就会附着一些清液；Zn与盐酸反应放热，因此，冷却后气体的体积将减小。例1制备氮化镁的装置示意图如下：回答下列问题：(1)检查装置气密性的方法是_，a的名称是_，b的名称是_。(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式：_。(3)C的作用是_，D的作用是_，是否可以把C与D的位置对调并说明理由：_。(4)写出E中发生反应的化学方程式：_。(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成，并检验是否含有未反应的镁，写出实验操作及现象：_。答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(1)考生会错误地选取分液漏斗“注水法”进行装置气密性检查。因为需要检查整套装置的气密性，而且G装置出气管处无乳胶管及止水夹，故不能用分液漏斗“注水法”检查整套装置的气密性2(5)不知Mg3N2能与水反应生成NH3。不能直接检验Mg3N22解析 (1)加热装置b，装置b中的气体受热膨胀，若整套装置气密性良好，则G中会有气泡冒出，停止加热冷却后，G中插入溶液里的玻璃管中会形成一段水柱。装置a、b分别为分液漏斗、圆底烧瓶。(2)亚硝酸钠与硫酸铵反应制备氮气的实质是NO与NH发生归中反应，生成氮气和水。(3)装置C中盛装的是具有还原性的硫酸亚铁饱和溶液，故该试剂的作用是除去氧化剂(氧气、氮氧化物)；装置D中的试剂为浓硫酸，目的是除去水蒸气，干燥N2；因装置C为FeSO4饱和溶液，若干燥装置在之前，则干燥了的气体经过此溶液后又会带入水蒸气。(4)装置E中发生的是镁粉与氮气在加热条件下生成氮化镁的反应。(5)利用Mg3N2水解生成氨气和氢氧化镁的现象可以设计实验检验Mg3N2的存在；利用镁与盐酸反应放出氢气可以设计实验检验金属镁的存在。答案 (1)微热b，这时G中有气泡冒出，停止加热冷却后，G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱，则气密性良好分液漏斗圆底烧瓶(2)(NH4)2SO42NaNO22N2Na2SO44H2O(3)除去氧气(及氮氧化物)除去水蒸气不能，对调后无法除去水蒸气(4)N23MgMg3N2(5)取少量产物于试管中，加少量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，可闻到刺激性气味(把润湿的红色石蕊试纸放在管口，试纸变蓝)，证明产物中含有氮化镁；弃去上清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁1实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(B)选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液解析 由题给装置可知，本装置可以用于固体和液体不加热型反应、收集方法为向上排空气法、防倒吸型尾气处理方式的气体的制取。A项，NH3收集用向下排空气法，不符合；C项，铜和稀硝酸反应不能产生NO2，且NO2的吸收不能用水，可以用NaOH溶液；D项，用浓盐酸与MnO2反应制Cl2需要加热，本装置不能满足。1(xx全国卷乙)下列实验操作能达到实验目的的是(C)A用长颈漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物B用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NOC配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释D将Cl2与HCl的混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2解析 长颈漏斗不能用来分液，A项错误；NO能与O2反应，不能用排空气法收集NO，B项错误；配制FeCl3溶液时，为防止Fe3水解，应将FeCl3溶解在较浓的盐酸中，再加水稀释，C项正确；将Cl2和HCl的混合气体通过饱和食盐水可除去其中的HCl气体，但引入了水蒸气，D项错误。2(xx上海卷)下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是(D)选项试剂试纸或试液现象结论A浓氨水、生石灰红色石蕊试纸变蓝NH3为碱性气体B浓盐酸、浓硫酸pH试纸变红HCl为酸性气体C浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性D亚硫酸钠、硫酸品红试液褪色SO2具有还原性解析 NH3可以采取浓氨水和生石灰制取，可用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝则说明NH3为碱性气体，A项正确；利用浓硫酸的吸水性及浓H2SO4与盐酸混合放热，可以制取HCl气体，湿润的pH试纸变红，则说明HCl为酸性气体，B项正确；浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2，Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，试纸变蓝，说明KI转化为I2，则说明Cl2有强氧化性，C项正确；SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性，D项错误。考点二重要无机物和有机物的制备1重要无机物的制备硫酸亚铁的制备(1)反应原理FeH2SO4=FeSO4H2Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2OFe(过量)Fe2(SO4)3=3FeSO4硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成温度/0103050溶解度/g14.017.025.033.0析出晶体FeSO47H2O温度/56.76064708090溶解度/g35.235.335.633.030.527.0析出晶体FeSO44H2OFeSO4H2O(2)实验步骤在烧杯中倒入40 mL稀硫酸，加入足量废铁屑，使稀硫酸浸没所有铁屑。水浴加热(保持温度为5080 )，直到只有极少量气泡产生并且溶液呈浅绿色时为止(这时烧杯底部仍应留有少量铁屑)；将少量热水通过过滤器，以提高它的温度(防止溶液在漏斗里析出晶体)，然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管中，用橡胶塞塞住管口(防止空气进入)，静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生成浅绿色硫酸亚铁晶体的现象；待结晶完毕后，取出晶体，用少量蒸馏水洗涤23次，再用滤纸将晶体吸干；把制得的硫酸亚铁晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。(3)实验关键工业废铁屑中常附有油污，应先除去油污；由于废铁屑表面有铁锈，会与硫酸反应生成硫酸铁。因此，实验时可向反应溶液中加入洁净的铁丝或铁片，使硫酸铁被过量的铁还原为硫酸亚铁；利用重结晶方法精制硫酸亚铁时，为增大硫酸亚铁的溶解量，可把溶液加热至5080 ，为减少过滤时硫酸亚铁的损失，应将溶液趁热过滤。2重要有机物的制备乙酸乙酯的制备(1)反应原理在浓硫酸作催化剂的条件下，乙酸与乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯。CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2O酯化反应是可逆反应。为了提高产率，根据平衡移动原理，可以通过蒸出酯来减小生成物的浓度，以使平衡向右移动。为了提高反应速率，需要用浓硫酸作催化剂并加热。酯化反应结束后，可以采用分液的方法将乙酸乙酯从混合物中分离出来。(2)实验步骤添加原料、组装仪器在250 mL干燥的蒸馏烧瓶中加入15 mL无水乙醇，一边振荡一边分批加入15 mL浓硫酸，混合均匀，加入12粒沸石(防暴沸)，塞上装有分液漏斗和温度计的塞子，按如下图所示连接装置。乙酸乙酯的制备及分离在分液漏斗中加入15 mL无水乙醇和15 mL冰醋酸，混合均匀。将分液漏斗中的混合液滴34 mL至蒸馏烧瓶内，然后加热，使瓶中反应温度控制在110125 之间，此时，冷凝管口应有液体流出，再慢慢滴入剩余混合液。滴加完毕后，继续加热数分钟，至温度升高到130 时无液体馏出为止。乙酸乙酯粗产品的纯化在馏出液中加入Na2CO3饱和溶液，直至不再产生气泡，用pH试纸检验酯层呈中性为止。将中和后的混合液移入分液漏斗，静置、分出水层。留在分液漏斗中的粗酯先用与其体积相当的饱和食盐水洗涤，后用CaCl2饱和溶液洗涤。粗酯自分液漏斗上口倒入锥形瓶中，用无水硫酸镁干燥约半小时。滤出干燥剂后称量，计算产率1实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%30%的稀硫酸溶液，在5080 水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：_FeH2SO4(稀)FeSO4H2_。(2)硫酸溶液过稀会导致_反应速率慢，不利于晶体析出_。(3)采用水浴加热的原因是_容易控制温度_。(4)反应时铁屑过量的目的是_Fe2Fe3=3Fe2_(用离子方程式表示)。(5)溶液趁热过滤的原因是_减少FeSO4的损失_，塞紧试管口的目的是_防止空气进入试管将Fe2氧化为Fe3_。(6)静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是_有浅绿色晶体析出_。2溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：苯溴溴苯密度/(gcm3)0.883.101.50沸点/8059156水中溶解性不溶微溶不溶按下列合成步骤回答问题：(1)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0 mL液态溴。向a中滴入几滴溴，在漏斗中有白雾产生，是因为生成了_HBr_气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是_吸收HBr和Br2_。(2)液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：向a中加入10 mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是_除去HBr和未反应的Br2_，第二次用水洗涤的作用是_洗去NaOH_；向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是_作干燥剂_。(3)经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为_苯_，要进一步提纯，下列操作中必需的是_C_(填字母，下同)。A重结晶B过滤C蒸馏D萃取(4)在该实验中，a的容积最适合的是_B_。A25 mLB50 mLC250 mLD500 mL(5)该反应是否要加热_C_。A直接加热B水浴加热 C不需加热(6)粗溴苯经分离提纯后得纯溴苯为3.9 g，则溴苯的产率是_32%_(取整数)。解析 (1)在溴化铁作催化剂条件下，苯和溴发生取代反应生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸气产生白雾，所以产生白雾的是HBr；HBr、Br2蒸气不能直接排入空气中，否则污染大气，应用碱液吸收，所以d的作用是吸收HBr和Br2。(2)溴苯提纯的方法是：先水洗，把可溶物溶解在水中，然后过滤除去未反应的铁屑，再加NaOH溶液，除去HBr和未反应的Br2，最后用水洗去NaOH。(6)15 mL苯的质量为0.88 gcm315 mL13.2 g，其物质的量为0.169 mol；4.0 mL液溴的质量为3.10 gcm34.0 mL12.4 g，其物质的量为0.077 5 mol，显然溴不足，故理论上生成溴苯的物质的量为0.077 5 mol，其质量为157 gmol10.077 5 mol12.17 g，溴苯的产率为100%32%。一物质制备实验方案的设计步骤1明确目的、原理首先必须认真审题，明确实验的目的、要求，弄清题目有哪些新的信息，结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。2选择仪器、药品根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件(如反应物和生成物的状态、是否腐蚀仪器，反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围等)选择合理的化学仪器和药品。3设计装置、步骤根据实验目的和原理以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验方案及装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器及装置图的能力，实验步骤应完整且简明。4记录现象、数据根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。5分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据，结合分析、计算、推理等方法，得出正确的结论。例1(xx湖北六校2月联考)水合肼(N2H4H2O)又名水合联氨，无色透明，是具有腐蚀性和强还原性的碱性液体，它是一种重要的化工试剂。利用尿素法生产水合肼的原理为CO(NH2)22NaOHNaClO=Na2CO3N2H4H2ONaCl。实验一：制备NaClO溶液。(实验装置如图1所示)(1)配制30% NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有_ABE_(填字母)。A玻璃棒B烧杯C烧瓶D容量瓶E胶头滴管(2)锥形瓶中发生反应的离子方程式是_Cl22OH=ClOClH2O_。实验二：制取水合肼。(实验装置如图2所示)(3)仪器A的名称为_三颈烧瓶_。反应过程中需控制反应温度，同时将分液漏斗中溶液缓慢滴入A中，如果滴速过快则会导致产品产率降低，同时产生大量氮气，写出该过程的化学方程式：_N2H4H2O2NaClO=N23H2O2NaCl或CO(NH2)22NaOH3NaClO=Na2CO3N23NaCl3H2O_，故分液漏斗中的溶液是_B_(填字母)。ACO(NH2)2溶液BNaOH和NaClO溶液充分反应后，加热蒸馏A内的溶液，收集108114 馏分，即可得到水合肼的粗产品。实验三：测定馏分中水合肼含量。(4)称取馏分5.0 g，加入适量NaHCO3固体，加水配成250 mL溶液，移出25.00 mL置于锥形瓶中，并滴加23滴淀粉溶液，用0.10 molL1的I2标准溶液滴定。滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右(已知：N2H4H2O2I2=N24HIH2O)。滴定时，碘标准溶液盛放在_酸式_(填“酸式”或“碱式”)滴定管中；本实验滴定终点的现象为_当滴入最后一滴I2标准溶液，锥形瓶里溶液出现蓝色且半分钟内不消失_。实验测得消耗I2溶液的平均值为18.00 mL，馏分中水合肼(N2H4H2O)的质量分数为_9%_。解析 (1)配制一定溶质质量分数的溶液时，用托盘天平称量溶质质量，在烧杯中加一定量的水溶解，并用玻璃棒搅拌，所以需要的仪器有：托盘天平、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管。(3)由题中信息可知，如果分液漏斗中溶液滴入A中速度过快则会导致产品产率降低，同时产生大量氮气，说明NaClO过量时可将N2H4H2O进一步氧化成N2，而其本身被还原为Cl；为保证NaClO不过量，应将含NaClO的溶液滴入CO(NH2)2溶液中，故分液漏斗中盛放的溶液为NaOH和NaClO的混合溶液。(4)碘标准溶液具有氧化性，可以腐蚀橡胶管，所以应盛放在酸式滴定管中。设馏分中水合肼(N2H4H2O)的质量分数为a，则：N2H4H2O 2I2=N24HIH2O 50 g 2 mol5.0 ga0.0180.1010 mola9%。二有机物制备的解题思路有机物的制备是中学化学实验的重要组成部分，以新物质制备为背景的实验题，涉及知识面广、题型多变、思维发散空间大，能很好地考查学生综合运用化学实验基础知识解决实际问题的能力，因而倍受高考的青睐。解答此类试题的一般思路是：1确定实验目的。通过分析合成目标产物的有机反应方程式确定反应原理。2确定实验装置。依据反应物状态及反应条件选择合适的反应容器，并控制合适的反应温度。3设计除杂方案。根据有机反应中反应物的挥发性及有机副反应较多的特点，分析除杂步骤、试剂及除杂装置。4产品产率计算。利用有机反应方程式及关系式，结合题给信息考虑损耗，计算产品产率。例2乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下：相对分子质量沸点/水中溶解性异戊醇880.812 3131微溶乙酸601.049 2118溶乙酸异戊酯1300.867 0142难溶实验步骤：在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和23片碎瓷片。开始缓慢加热A，回流50 min。反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集140143 馏分，得乙酸异戊酯3.9 g。回答下列问题：(1)仪器B的名称是_球形冷凝管_。(2)在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是_洗掉大部分硫酸和醋酸_，第二次水洗的主要目的是_洗掉碳酸氢钠_。(3)本实验中加入过量乙酸的目的是_提高醇的转化率_。(4)实验中加入少量无水MgSO4的目的是_干燥_。(5)本实验的产率是_c_(填字母)。a30%b40%c60% d90%(6)在进行蒸馏操作时，若从130 便开始收集馏分，会使实验的产率偏_高_(填“高”或“低”)，其原因是_会收集少量未反应的异戊醇_。解析 (5)n(异戊醇)4.4 g88 gmol10.05 mol，n(乙酸)6.0 g60 gmol10.1 mol，所以理论上可生成乙酸异戊酯的质量为0.05 mol130 gmol16.5 g，所以产率为3.9 g6.5 g100%60%。例1实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置如图，相关物质的沸点见附表)。其实验步骤为：附表相关物质的沸点(101 kPa)物质沸点/物质沸点/溴58.81,2二氯乙烷83.5苯甲醛179间溴苯甲醛229步骤1：将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至60 ，缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。步骤2：将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。步骤3：经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后过滤。步骤4：减压蒸馏有机相，收集相应馏分。(1)实验装置中冷凝管的主要作用是_，锥形瓶中的溶液应为_。(2)步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为_。(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的_(填化学式)。(4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是_。(5)步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止_。答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(5)间溴苯甲醛分子中含有CHO，温度较高时易被氧化，如果没考虑到醛基的化学性质，此处易答错2解析 (1)在有机实验中，冷凝管的主要作用为冷凝回流反应物，以提高原料利用率。反应中有Br2、HBr等气体生成，故可采用NaOH溶液进行尾气处理。(2)无水AlCl3是该反应的催化剂，1,2二氯乙烷是反应溶剂，反应物是苯甲醛和液溴。(3)Br2易溶于有机溶剂，可用NaHCO3除去。(4)无水MgSO4具有干燥作用。(5)减压蒸馏可降低有机物的沸点，不至于加热时间过长、温度过高而使间溴苯甲醛中的醛基被氧化成羧基。答案 (1)冷凝回流NaOH溶液(2)AlCl3(3)Br2、HCl(4)除去有机相中的水(5)间溴苯甲醛被氧化1实验室用下图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。已知K2FeO4具有下列性质：可溶于水、微溶于浓KOH溶液，在05 、强碱性溶液中比较稳定，在Fe3和Fe(OH)3催化作用下发生分解，在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2。(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2，其离子方程式为_2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O_，将制备的Cl2通过装置B可除去_HCl_(填化学式)。(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在05 进行，实验中可采取的措施是_缓慢滴加盐酸_、_装置C加冰水浴_。(3)制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为_在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中_。(4)提纯K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质的实验方案为：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 molL1 KOH溶液中，_用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤23次后，在真空干燥箱中干燥_(实验中须使用的试剂有：饱和KOH溶液，乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱)。1(xx北京卷)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/58136181(升华)3161 412熔点/6925193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶难溶(1)氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知：TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(g)O2(g)H1175.4 kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H2220.9 kJmol1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(g)2CO(g)H 45.5 kJmol1。氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的H_0(填“”“”或“”)，判断依据：_随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应是吸热反应_。氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是_H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液_。氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_MgCl2、AlCl3、FeCl3_。(2)精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下。物质a是_SiCl4_，T2应控制在_高于136_，低于181_。解析 (1)将已知的两个热化学方程式相加，即可得出答案。观察图像可知，随着温度的升高，CO的含量增大，说明平衡向生成CO的方向移动，所以生成CO的反应是吸热反应，H0。在室温下，TiCl4、SiCl4为液态，AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶，所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2，但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶，故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出，说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质，结合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在136 以上、181 以下，确保TiCl4被蒸出，同时AlCl3等杂质不被蒸出。2(xx浙江卷)无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2，装置如图1，主要步骤如下：图1图2步骤1三颈瓶中装入10 g镁屑和150 mL无水乙醚；装置B中加入15 mL液溴。步骤2缓慢通入干燥的氮气，直至溴完全导入三颈瓶中。步骤3反应完毕后恢复至常温，过滤，滤液转移至另一干燥的烧瓶中，冷却至0 ，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。步骤4室温下用苯溶解粗品，冷却至0 ，析出晶体，过滤，洗涤得三乙醚合溴化镁，加热至160 分解得无水MgBr2产品。已知：Mg与Br2反应剧烈放热；MgBr2具有强吸水性；MgBr23C2H5OC2H5MgBr23C2H5OC2H5。请回答：(1)仪器A的名称是_干燥管_。实验中不能用干燥空气代替干燥N2，原因是_防止镁屑与氧气反应，生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应_。(2)如将装置B改为装置C(图2)，可能会导致的后果是_会将液溴快速压入三颈瓶，反应过快大量放热而存在安全隐患_。(3)步骤3中，第一次过滤除去的物质是_镁屑_。(4)有关步骤4的说法，正确的是_BD_(填字母)。A可用95%的乙醇代替苯溶解粗品B洗涤晶体可选用0 的苯C加热至160 的主要目的是除去苯D该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴(5)为测定产品的纯度，可用EDTA(简写为Y4)标准溶液滴定，反应的离子方程式：Mg2Y4=MgY2滴定前润洗滴定管的操作方法是_从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下部放出，重复23次_。测定前，先称取0.250 0 g无水MgBr2产品，溶解后，用0.050 0 molL1的EDTA标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液26.50 mL，则测得无水MgBr2产品的纯度是_97.5%_(以质量分数表示)。解析 (1)装置图中仪器A为干燥管；镁有很强的金属活性，极易与O2反应生成MgO，MgO沉积在表面会阻止镁与溴的反应，所以不能用空气代替N2。(4)95%乙醇中含有的水会造成产物的分解，加热的主要目的是使三乙醚合溴化镁分解得到无水溴化镁，所以A、C项不正确；步骤4的目的是除去乙醚和可能残留的溴，所以应以苯作为洗涤剂洗涤，B、D项正确。课时达标第39讲1二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为59 ，沸点为11.0 ，易溶于水。工业上用潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 时反应制得。某学生拟用图甲所示的装置模拟制取并收集ClO2。(1)B必须放在冰水浴中控制温度，其原因是_使ClO2充分冷凝，减少挥发_。(2)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知NaClO2饱和溶液在温度低于38 时析出晶体是NaClO23H2O，在温度高于38 时析出晶体是NaClO2。根据图乙所示的NaClO2溶解度曲线，请补充从NaClO2溶液中制NaClO2晶体的操作步骤：_蒸发、结晶_；_趁热(或38_以上)过滤_；洗涤；干燥。(3)亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图丙所示。中反应的离子方程式是_2ClO2H2O22OH=2ClOO22H2O_。ClO2是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该反应的化学方程式：_5NaClO24HCl=5NaCl4ClO22H2O_。NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液，分别与足量FeSO4溶液反应时，消耗Fe2物质的量_相同_(填“相同”“不同”或“无法判断”)。解析 (1)二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行，所以应该采用冰水浴。(2)从溶液中制取溶质，一般采用蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，为防止析出晶体NaClO23H2O，应趁热过滤。2乳酸亚铁CH3CH(OH)COO2Fe3H2O，Mr288是一种常用的补铁剂，可通过乳酸与碳酸亚铁反应制得：2CH3CH(OH)COOHFeCO32H2OCH3CH(OH)COO2Fe3H2OCO2。已知FeCO3易被氧化：4FeCO36H2OO2=4Fe(OH)34CO2。某兴趣小组用FeCl2(用铁粉和稀盐酸制得)和NH4HCO3制备FeCO3的装置示意图如下：回答下列问题：(1)NH4HCO3盛放在装置_C_(填字母)中，该装置中涉及的主要反应的离子方程式：_Fe22HCO=FeCO3CO2H2O_。(2)将生成的FeCl2溶液和NH4HCO3溶液混合时的操作是_(待D中导气管处的气体纯净后)关闭活塞3、打开活塞2_。(3)将制得的FeCO3加入到足量乳酸溶液中，再加入少量铁粉，75 下搅拌反应。铁粉的作用是_防止2价的铁元素被氧化_，反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是_加入适量乳酸让铁粉反应完全_。(4)该兴趣小组用KMnO4法测定样品中亚铁含量进而计算产品中乳酸亚铁的质量分数，高锰酸钾标准溶液用_酸式_(填“酸式”或“碱式”)滴定管盛装。下列操作会引起测定结果偏高的是_AD_(填字母)。A滴定管在盛装高锰酸钾前未润洗B滴定过程中，锥形瓶震荡的太剧烈，以致部分液体溅出C滴定前读数正确，滴定终点时俯视读数D滴定前读数正确，滴定终点时仰视读数(5)经查阅文献后，该兴趣小组改用铈(Ce)量法测定产品中Fe2的含量。取2.880 g产品配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，进行必要处理，用0.100 0 molL1 Ce(SO4)2标准溶液滴定至终点，平均消耗Ce(SO4)2 19.70 mL。滴定反应为Ce4Fe2=Ce3Fe3。则产品中乳酸亚铁的质量分数为_98.50%_。解析 (5)亚铁离子的物质的量为0.100 0 molL119.70103 L50.009 85 mol，乳酸亚铁的质量分数100%98.50%。3乙酰基二茂铁常用作火箭燃料的添加剂、汽油抗爆剂等，由二茂铁合成乙酰基二茂铁的原理如下图所示。已知乙酸酐易水解，乙醚的沸点为34.6 ，乙酰基二茂铁的沸点为163 ，图中的氧化铝是一种扩散剂。实验步骤如下：步骤：如图所示，将1 g二茂铁与3 mL乙酸酐加入干燥的三颈烧瓶中，在搅拌下慢慢滴加磷酸1 mL，加热回流5 min。步骤：将反应液倒入烧杯，加入10 g碎冰，在搅拌下缓慢滴加NaHCO3溶液至烧杯中的酸性物质基本耗尽，置于冰水浴中15 min。过滤，烘干，得到乙酰基二茂铁粗品。步骤：将粗品溶解在苯中，从图装置的分液漏斗中滴下，再用乙醚淋洗。步骤：将其中一段时间的淋洗液收集，并进行操作X，得到纯净的针状晶体乙酰基二茂铁并回收乙醚。(1)步骤要求无水操作，原因是_乙酸酐易水解_。(2)步骤中的过滤操作，除烧杯外还必须使用的属于硅酸盐材质的仪器是_漏斗、玻璃棒_。(3)步骤中不需要测定溶液的pH就可判断烧杯中的酸性物质基本耗尽，依据的现象是_滴加NaHCO3溶液后不再产生气泡_，必须缓慢滴加的理由是_防止产生CO2速率太快，将液体冲出烧杯_。(4)步骤中操作X的名称是_蒸馏_。(5)步骤中将粗产品中杂质分离所利用的原理是_不同物质在扩散剂中扩散速率不同_。(6)为确定产品乙酰基二茂铁中是否含有杂质二乙酰基二茂铁()，可以使用的仪器分析方法是_质谱法或核磁共振氢谱_。解析 (4)由于有机物之间的溶解性大，但沸点相差较大，所以X的操作名称应该是蒸馏。(5)步骤3将粗产品中杂质分离的实验方法为层析法，由于不同物质在扩散剂中扩散的速率不同，据此可以实现分离。(6)由于乙酰基二茂铁和二乙酰基二茂铁的结构不同，相对分子质量不同，但都含有相同的官能团，所以可以使用的仪器分析方法是质谱法或核磁共振氢谱。4最常见的塑化剂邻苯二甲酸二丁酯可由邻苯二甲酸酐与正丁醇在浓硫酸共热下反应制得，反应的化学方程式及装置图(部分装置省略)如下：已知：正丁醇的沸点为118 ，纯邻苯二甲酸二丁酯是无色透明、具有芳香气味的油状液体，沸点为340 ，酸性条件下，温度超过180 时易发生分解。由邻苯二甲酸酐、正丁醇制备邻苯二甲酸二丁酯实验的操作流程如下：向三颈烧瓶内加入30 g(0.2 mol)邻苯二甲酸酐，22 g (0.3 mol)正丁醇以及少量浓硫酸。搅拌，升温至105 ，持续搅拌，反应2小时，保温至反应结束。冷却至室温，将反应混合物倒出。通过工艺流程中的操作X，得到粗产品。粗产品用无水硫酸镁处理至澄清取清液(粗酯)圆底烧瓶减压蒸馏，经过处理得到产品20.85 g。请回答以下问题：(1)步骤中不断从分水器下部分离出产物水的目的是_有利于反应向生成邻苯二甲酸二丁酯的方向移动，提高产率_。判断反应已结束的方法是_分水器中的水位高度基本保持不变时(或冷凝管中不再有液体滴下)_。(2)上述实验可能生成的副产物的结构简式为_CH2=CHCH2CH3(或CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3等)_(填一种即可)。(3)操作X中，应先用5% Na2CO3溶液洗涤粗产品。纯碱溶液浓度不宜过高，更不能使用氢氧化钠；若使用氢氧化钠溶液，对产物有什么影响？_2NaOH2CH3CH2CH2CH2OH_(用化学方程式表示)。(4)操作X中，分离出产物的操作中必须使用的主要玻璃仪器有_分液漏斗、烧杯_。(5)粗产品提纯流程中采用减压蒸馏的目的是_邻苯二甲酸二丁酯沸点较高，高温蒸馏会造成其分解，减压可使其沸点降低_。(6)本实验中，邻苯二甲酸二丁酯(相对分子质量是278)的产率为_50%_。解析 (1)水是生成物，不断分离出生成物，使平衡正向移动，可以提高反应物的转化率；分水器中的水位高度基本保持不变时(或冷凝管中不再有液体滴下)，说明反应结束。(2)正丁醇可能发生消去反应生成烯烃，也可能发生分子间脱水反应生成醚等，故实验中副产物的结构简式为CH2=CHCH2CH3、CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3等。(3)若使用氢氧化钠溶液，邻苯二甲酸二丁酯在碱性条件下发生水解反应生成与正丁醇。(4)操作X是将互不相溶的液体进行分离，应采取分液操作，操作中必须使用的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。(5)邻苯二甲酸二丁酯沸点较高，高温蒸馏会造成其分解，减压可使其沸点降低，防止分解。(6)由于正丁醇不足，假设正丁醇完全转化，则邻苯二甲酸二丁酯的理论产量为278 g/mol41.7 g，故其产率为100%50%。