通用版2019版高考化学一轮复习第十章化学实验微专题强化突破21有机物制备型实验探究题学案新人教版.doc

21有机物制备型实验探究题分析制备流程熟悉重要仪器依据有机反应特点作答有机物易挥发，反应中通常采用冷凝回流装置，以提高原料的利用率和产物的产率有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常使价格较低的反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生根据产品与杂质的性质特点，选择合适的分离提纯方法，如蒸馏、分液等1醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置(夹持和加热装置略)如下：可能用到的有关数据如下：相对分子质量密度/g cm3沸点/溶解性环己醇1000.961 8161微溶于水环己烯820.810 283难溶于水已知：乙醇可以和氯化钙反应，生成物微溶于水。【合成反应】在a中加入20 g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90 。【分离提纯】反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10 g。回答下列问题：(1)仪器b的名称是_。(2)加入碎瓷片的作用是_；如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片，应该采取的正确操作是_。A立即补加B冷却后补加C不需补加 D重新配料(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为_。(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并_；在本实验分离提纯过程中，产物应该从分液漏斗的_(填“上口倒出”或“下口放出”)。(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是_。(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有_。A蒸馏烧瓶B温度计C吸滤瓶D球形冷凝管 E接收器(7)本实验所得到的环己烯产率是_。A41%B50%C61% D70%解析：(1)仪器b为直形冷凝管。(2)加入碎瓷片的作用是防止有机物在加热时发生暴沸。如果在加热时发现忘记加碎瓷片，这时必须停止加热，待冷却后补加碎瓷片。(3)醇分子间最容易发生脱水反应生成醚类化合物。(4)分液漏斗在使用前必须检漏。环己烯的密度比水的小，所以环己烯应从分液漏斗的上口倒出。(5)加入无水氯化钙的目的是除去水和环己醇(因为乙醇可以和氯化钙反应，类比推知，环己醇和氯化钙也可以反应)。(6)观察题中实验装置图知蒸馏过程中不可能用到吸滤瓶及球形冷凝管。(7)加入20 g环己醇的物质的量为0.2 mol，理论上生成环己烯的物质的量为0.2 mol，质量为0.2 mol82 gmol116.4 g，实际得到环己烯的质量为10 g，则产率为100%61%。答案：(1)直形冷凝管(2)防止暴沸B(3) (4)检漏上口倒出(5)干燥(或除水除醇)(6)CD(7)C2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：相对分子质量密度/ gcm3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_。(2)在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是_，第二次水洗的主要目的是_。(3)在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后_(填标号)。a直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出b直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出c先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出d先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出(4)本实验中加入过量乙酸的目的是_。(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是_。(6)在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是_(填标号)。(7)本实验的产率是_(填标号)。a30%b40%c60% d90%(8)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_(填“高”或“低”) ，其原因是_。解析：(1)仪器B是球形冷凝管，起冷凝回流作用。(2)第一次水洗，主要除去大部分硫酸和乙酸，第二次水洗除去NaHCO3杂质。(3)乙酸异戊酯的密度小于水，在水层上方。分液时先将水层从分液漏斗下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出。(4)该反应为可逆反应，加入过量乙酸，能够提高异戊醇的转化率。(5)加入无水MgSO4固体的目的是除去混合物中的少量水分。(6)蒸馏操作中，需要测定馏分的温度，所以温度计水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处，b和c中温度计位置均正确，但c中的冷凝装置为球形冷凝管，它一般用作反应装置，主要用于冷凝回流，使反应更彻底，故只有b项正确。(7)据OOHOHOOH2O可知，4.4 g异戊醇完全反应消耗3.0 g乙酸，故乙酸有剩余，生成乙酸异戊酯的理论产量为6.5 g，故该反应的产率为100%60%。(8)异戊醇的沸点为131 ，蒸馏时，若从130 开始收集馏分，将会有一部分未反应的异戊醇被蒸出，使产率偏高。答案：(1)球形冷凝管(2)洗掉大部分硫酸和乙酸洗掉碳酸氢钠(3)d(4)提高异戊醇的转化率(5)干燥(6)b(7)c(8)高会收集少量未反应的异戊醇3实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置如图，相关物质的物理性质如表)。相对分子质量密度/gcm3沸点/溴1603.11958.8苯甲醛1061.041791，2二氯乙烷991.235 183.5间溴苯甲醛1851.587229其实验步骤：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(5.3 g)充分混合后，升温至60 ，缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴，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硫酸钙固体，放置一段时间后过滤。步骤4：为了防止间溴苯甲醛因温度过高被氧化，把步骤3处理得到的间溴苯甲醛加入少量锌粉，同时采用某种方法，收集相应馏分，其中收集到间溴苯甲醛为3.7 g。回答下列问题：(1)实验装置中采用的加热方式为_，冷凝管的作用为_，锥形瓶中的试剂应为_。(2)步骤1所加入的无水AlCl3的作用为_。(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中加入适量无水硫酸钙固体的目的是_。(5)步骤4中，某种方法为_。(6)本实验所得到的间溴苯甲醛的产率是_。解析：(1)由于反应温度低于100 ，因此为便于控制温度，应该采用水浴加热；因溴易挥发，为使溴充分反应，应进行冷凝回流，以提高原料利用率，因此冷凝管的作用为导气、冷凝回流；发生取代反应，生成间溴苯甲醛的同时生成HBr，用氢氧化钠溶液吸收，防止污染空气。(2)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，三种物质中无水AlCl3为催化剂，1，2二氯乙烷为溶剂，苯甲醛为反应物。(3)有机相中含有的Br2、HCl可与NaHCO3反应，用10% NaHCO3溶液洗涤，可除去溶于有机相的Br2、HCl。(4)经洗涤的有机相含有水，加入适量无水硫酸钙固体，可起到除去有机相中水的作用。(5)减压蒸馏，可降低沸点，避免温度过高，导致间溴苯甲醛被氧化，因此步骤4中某种方法是减压蒸馏。(6)5.3 g苯甲醛理论上可生成产品的质量是185 g9.25 g，所以产率是100%40.0%。答案：(1)水浴加热导气、冷凝回流NaOH溶液(2)催化剂(3)Br2、HCl(4)除去有机相中的水(或干燥或除水都可)(5)减压蒸馏(6)40.0%1苯胺为无色液体，还原性强，易被氧化；有碱性，与酸反应生成盐。常用硝基苯与H2制备苯胺：其部分装置及有关数据如下：沸点/密度/gmL1溶解性硝基苯210.91.20不溶于水，易溶于乙醇、乙醚苯胺184.41.02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、苯胺实验步骤：检查装置的气密性，连接好C处冷凝装置的冷水。先向三颈烧瓶中加入沸石及硝基苯，再取下恒压滴液漏斗，换上温度计。打开装置A、B间活塞，向A中加入酸生成H2，向B中通入H2一段时间。点燃B处的酒精灯，加热，使温度维持在140 进行反应。反应结束后，关闭装置A、B间活塞，向三颈烧瓶中加入生石灰。调整好温度计的位置，继续加热，收集182186 馏分，得到较纯苯胺。回答下列问题：(1)步骤中温度计水银球的位置在_。(2)下列关于实验的叙述中，错误的是_。A冷凝管的冷水应该从b进从a出B实验开始时，温度计水银球应插入反应液中，便于控制反应液的温度C装置A中应使用锌粉，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)若实验中步骤和的顺序颠倒，则实验中可能产生的后果是_。(4)蒸馏前，步骤中加入生石灰的作用是_。(5)有学生质疑反应完成后，直接蒸馏得到苯胺的纯度不高，提出以下流程：较纯苯胺苯胺在酸性条件下生成盐酸苯胺被水萃取，在碱性溶液中又生成苯胺被有机溶剂反萃取，这种萃取反萃取法简称反萃。实验中反萃的作用是_；在分液漏斗中进行萃取分液时，应注意适时放气，其目的是_。解析：(1)步骤中收集182186 馏分，得到较纯苯胺，反应时温度计需测量苯胺蒸气的温度，所以温度计的水银球应该放在三颈烧瓶出气口附近。(2)A.冷凝管水流遵循逆流原理，即冷水从冷凝管下口进入，上口流出，这样冷凝效果好，该实验冷凝管的冷水应该从a进b出，A错误；B.用硝基苯与H2制备苯胺，反应温度为140 ，实验开始时，温度计水银球应插入反应液中，便于控制反应液的温度，B正确；C.装置A为制取氢气的简易装置，使用锌粉，虽有利于加快生成H2的速率，但固液无法分离，无法控制反应速率，C错误；D.由于沸石的多孔结构，液体变气体会逐步释放，防止突然迸发，所以沸石能防暴沸，D正确。(3)若实验中步骤和的顺序颠倒，则实验装置中的空气无法排除，加热时氢气遇氧气发生爆炸，且生成的苯胺被氧气氧化。(4)生石灰为氧化钙，能和水反应生成氢氧化钙，苯胺有碱性，与生石灰不反应，所以蒸馏前加入生石灰，能除去反应中生成的水。(5)苯胺在酸性条件下生成盐酸苯胺被水萃取，去除了一部分不溶于水的杂质，在碱性溶液中又生成苯胺被有机溶剂反萃取，又去除了一部分不溶于有机溶剂的杂质，实验中反萃能除去苯胺中较多的杂质，有利于蒸馏提纯；在分液漏斗中进行萃取分液时，适时放气，减小漏斗内的压强，使漏斗内外压强一致，防止液体喷出造成安全事故。答案：(1)三颈烧瓶出气口附近(其他合理答案均可)(2)AC(3)加热时氢气遇氧气发生爆炸；生成的苯胺被氧气氧化(4)除去反应中生成的水(5)除去苯胺中较多的杂质，有利于蒸馏提纯(其他合理答案均可)减小漏斗内的压强，使漏斗内外压强一致(其他合理答案均可)2实验室制备硝基苯的反应原理和实验装置如下：主要副反应：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。有关数据和性质如下表：物质熔点/沸点/密度/gcm3溶解性苯5.5800.88微溶于水硝基苯5.7210.91.205难溶于水间二硝基苯893011.57微溶于水浓硝酸831.4易溶于水浓硫酸3381.84易溶于水实验步骤如下：取100 mL烧杯，用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混合酸，将混合酸小心加入B中；把18 mL(15.84 g)苯加入A中；向室温下的苯中逐滴加入混合酸，边滴边搅拌，混合均匀，在5060 下发生反应，直至反应结束；将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5% NaOH溶液、水洗涤并分液；分出的产物加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，然后倒入蒸馏烧瓶，弃去CaCl2，进行蒸馏纯化，收集205210 馏分，得到纯硝基苯18 g。回答下列问题：(1)图中仪器C的作用是_。(2)配制混合酸时，能否将浓硝酸加入到浓硫酸中，并说明理由：_。(3)为了使反应在5060 下进行，常用的方法是_。反应结束并冷却至室温后A中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是_。(4)在洗涤操作中，第二次水洗的作用是_。(5)在蒸馏纯化过程中，因硝基苯的沸点高于140 ，应选用空气冷凝管，不选用直形冷凝管的原因是_。(6)本实验所得到的硝基苯产率是_。解析：(1)由仪器的结构特征分析，仪器C为球形冷凝管，其作用为冷凝回流。(2)浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，若将浓硝酸加入到浓硫酸中，浓硝酸的密度小于浓硫酸，可能导致液体迸溅。(3)因为反应在5060 下进行，低于水的沸点，可以利用水浴加热。反应后硝基苯中溶有浓硝酸分解产生的NO2(或硝酸)等杂质，使粗硝基苯呈黄色。(4)先用少量水洗除去浓硫酸和浓硝酸，再用氢氧化钠除去溶解的少量的酸，最后水洗除去未反应的氢氧化钠以及生成的钠盐。(5)硝基苯沸点高，用空气冷凝与用水冷凝相比效果几乎无差异，且直形冷凝管通水冷却时导致温差过大可能发生炸裂，所以选用空气冷凝管。(6)苯完全反应生成硝基苯的理论产量为(15.84123/78) g，所以硝基苯的产率为18 g(15.84123/78) g100%72.06%。答案：(1)冷凝回流(2)不能，液体易暴沸飞溅(3)水浴加热溶有浓硝酸分解产生的NO2(或硝酸)等杂质(4)洗去残留的NaOH及生成的钠盐(5)硝基苯沸点高，直形冷凝管通水冷却时导致温差过大可能发生炸裂(6)72.06%(或72%或72.1%)