新课程下高考实验的新宠──有机实验.doc

1、新课程下高考实验的新宠有机实验 一、以有机物制备为载体，考查实验基本操作能力一、以有机物制备为载体，考查实验基本操作能力 解答有机物制备实验题时，应注意以下三个方面的问题： 1原料的选择与处理。制备一种物质，首先应根据目标产物的组成去寻找原料，原料 的来源要经济、易得、安全。 2反应原理和途径的确定。根据原料确定反应原理，要求考虑环保、节约等因素，找 出最佳制备途径。 制备途径一般包括中间产物的制取、 粗产品的制得及粗产品的精制等几个 部分。选择途径时应注意杂质少易除去、步骤少产率高、副反应少好控制、污染少可循环、 易提纯好分离等特点。 3产品的分离提纯。根据产品的性质特点选择合适的分离提纯方

2、案。 例例 1（2013 新课标全国卷）醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的 反应和实验装置如下： 可能用到的有关数据如下： 相对分子质量 密度/（g cm 3） 沸点/ 溶解性 环己醇 100 0.961 8 161 微溶于水 环己烯 82 0.810 2 83 难溶于水 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 H2SO4，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

3、通过蒸馏得到纯净环己烯 10 g。回答下列问题： （1）装置 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瓷片，应该 采取的正确操作是_（填正确答案标号）。 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_（填正确答案标号）。 A圆底烧瓶 B温度计 C吸滤瓶 D球形冷凝管 E接收器 （7）本实验所得

4、到的环己烯产率是_（填正确答案标号）。 A41% B50% C61% D70% 解析：解析：从有机化学反应原理、装置，物质制备、分离、提纯角度出发，分析解决问题。 （1）由题图可知装置 b 的名称是直形冷凝管。 （2）加入碎瓷片的作用是防止暴沸，否则会使蒸馏烧瓶中的液体进入冷凝管，经接收 器流入锥形瓶，导致装置炸裂，出现危险；如果发现忘记加碎瓷片，应冷却后补加。 （3）本实验中最容易产生的副产物是由发生分子间脱水反应生成的 。 （4）分液漏斗在使用前应清洗干净并检查活塞处是否漏水。产物中环己烯难溶于水且 比水的密度小，用分液漏斗分离时在上层，无机水溶液在下层，下层液体从下口放出，上层 液体从上

5、口倒出。 （5）产物从分液漏斗上口倒出后，含少量水和挥发出的环己醇，加入无水氯化钙的目 的是干燥环己烯（或除水除醇）。 （6）蒸馏过程需用圆底烧瓶、温度计、接收器和酒精灯，不可能用到吸滤瓶和球形冷 凝管。 （7） 据反应可知， 20 g理论上制得的 质量为16.4 g。实际得纯净10 g，所以本实验所得到的环己烯产率是 10%61%。 答案：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）C、D （7）C 二、以有机物性质为载体，考查实验探究能力二、以有机物性质为载体，考查实验探究能力 例例 2（2012 北京理综）有文献记载：在强碱

6、性条件下，加热银氨溶液可能析出银镜。 某同学进行如下验证和对比实验。 装置 实验序号 试管中的药品 现象 实验 2 mL 银氨溶液和数 滴较浓 NaOH 溶液 有气泡产生； 一段时间后， 溶液逐渐变黑；试管壁附 着有银镜。 实验 2 mL 银氨溶液和数 滴浓氨水 有气泡产生； 一段时间后， 溶液无明显变化。 该同学欲分析实验和实验的差异，查阅资料： aAg（NH3）2H2OAg+2NH3 H2O bAgOH 不稳定，极易分解为黑色 Ag2O （1）配制银氨溶液所需的药品是_。 （2）经检验，实验的气体中有 NH3，黑色物质中有 Ag2O。 用湿润的红色石蕊试纸检验 NH3，产生的现象是_。 产

7、生 Ag2O 的原因是_。 （3）该同学对产生银镜的原因提出假设：可能是 NaOH 还原 Ag2O。 实验及现象：向 AgNO3溶液中加入_，出现黑色沉淀；水浴加热，未出现银镜。 （4）重新假设：在 NaOH 存在下，可能是 NH3还原 Ag2O。用下图所示装置进行实验。 现象：出现银镜。在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取 NH3的装置简图（夹持仪器略）。 （5） 该同学认为在 （4） 的实验中会有 Ag （NH3）2OH 生成。 由此又提出假设： 在 NaOH 存在下，可能是 Ag（NH3）2OH 也参与了 NH3还原 Ag2O 的反应。进行如下实验： 有部分 Ag2O 溶解在氨水中，该反应

8、的化学方程式是_。 实验结果证实假设成立，依据的现象是_。 （6） 用 HNO3清洗试管壁上的 Ag， 该反应的化学方程式是_。 解析：解析： （1）通常用 AgNO3溶液和氨水配制银氨溶液。 （2）NH3为碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。由于银氨溶液中存在平衡： Ag（NH3）2H2OAg+2NH3 H2O，在 NaOH 存在下，加热促进 NH3逸出，使平衡右 移，c （Ag+） 增大，Ag+与 OH 发生反应生成 AgOH， 由于 AgOH 不稳定，立即分解为 Ag 2O。 （3）要验证是不是 NaOH 将 Ag2O 还原，NaOH 溶液需过量。 （4）将浓氨水滴在生石灰固体上，利用

9、平衡移动原理可以制备氨气，因此选择分液漏 斗和烧瓶，分液漏斗和锥形瓶也可以。 （5）Ag2O 和 NH3 H2O 发生络合反应生成 Ag（NH3）2OH。 如果试管内壁上出现 光亮的银镜反应，说明 Ag（NH3）2OH 将 Ag2O 还原为 Ag。 （6）Ag 和稀硝酸反应生成 AgNO3、H2O 和 NO 气体。 答案答案： （1）AgNO3溶液和氨水 （2）试纸变蓝 在 NaOH 存在下，加热促进 NH3 H2O 分解，逸出 NH3，促使 Ag （NH3）2H2OAg+2NH3 H2O 平衡正向移动，c（Ag+）增大，Ag 与 OH反应立即 转化为 Ag2O：2OH 2Ag+=Ag 2OH

10、2O （3）过量 NaOH 溶液 （4）见图 （5）Ag2O4NH3 H2O=2Ag（NH3）2OH3H2O 与溶液接触的试管壁上析出银 镜 （6）3Ag4HNO3（稀）=3AgNO3NO2H2O 三以有机物性质为载体考查数据的处理与分析能力和提取有用信息解决问题的能力三以有机物性质为载体考查数据的处理与分析能力和提取有用信息解决问题的能力 例例 3（2010 江苏卷）对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常 以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。 一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体 NaHSO4为催化剂 （可循环使用），在 CCl4

11、溶液中，加入乙酸酐（有脱水作用），45反应 1h 。反应结束后， 过滤，滤液分别用 5% NaHCO3,溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。 （1）上述实验中过滤的目的是 。 （2）滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于 层（填“上”或“下”）；放液 时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有 。 （3）下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。 催化剂 n （催化剂） 硝化产物中各种异构体质量分数（%） 总产率（%） n（甲苯） 对硝基甲 苯 邻硝基甲苯 间硝基甲苯 浓 H2SO4 1.0 35.6 60.2 4.2 98.0 1.2 36.5 59

12、.5 4.0 99.8 NaHSO4 0.15 44.6 55.1 0.3 98.9 0.25 46.3 52.8 0.9 99.9 0.32 47.9 51.8 0.3 99.9 0.36 45.2 54.2 0.6 99.9 NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为 。 由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是 。 与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有 、 。 解析：解析：本题主要考查的是物质的性质和制备，同时考查了数据的处理与分析能力，能够 迅速在表中提取到有用信息，利用信息解决有关问题。 （1）NaHSO4在该反应中作为催

13、化剂，因此反应后过滤的目的是为了回收 NaHSO4。 （2）该反应是以 CCl4 作为有机溶剂，CCl4的密度比水大。故有机层在下层；分液漏斗 里的液体放不下来，出了分液漏斗堵塞，还有可能是分液漏斗上口活塞未打开。 （3）从题给数据分析，当催化剂与甲苯的比例为 0.32 时，总产率最高且对硝基甲苯 的含量最高 从题给数据可以看出， 无论以何种比例反应， 产物中的主要成分主要是对硝 基甲苯和邻硝基甲苯； 用 NaHSO4 做催化剂的优点是在硝化物中对消极甲苯的比例提高、 同时催化剂能循环使用。 答案：答案：（1）回收 NaHSO4 （2）下 分液漏斗上口塞子未打开 （3）0.32 甲苯 硝化主要

14、得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯 在硝化产物中对硝基甲苯比例提高 催化剂用 量少且能循环使用 四、以有机物结构为载体考查对物质性质的探究能力四、以有机物结构为载体考查对物质性质的探究能力 例例 4甲酸（CH2O2），俗称蚁酸，结构式为：。某化学兴趣小组的同 学在分析甲酸的组成和结构后，对甲酸的性质提出如下猜想并设计了相关实验加以验证： 猜想 I：甲酸具有酸性； 实验 I：在甲酸溶液中滴加紫色石蕊试液； 猜想 II：甲酸能发生银镜反应； 实验 II：（步骤如图所示）； 回答下列问题： （1）请你再设计出至少 2 个实验方案来验证甲酸的酸性： 、 ； （2）请你进一步设计实验方案证明甲酸是弱酸： ； （

15、3）依图 12 所示的实验，加热 20 分钟后并没有出现预期的实验现象。该小组同学预 期的实验现象是 ，请你从理论上简单解释实验中没有出现该现象的原因 ； （4）在仔细分析甲酸分子组成元素的基础上，请你再提出一个甲酸在浓硫酸作用下可 能具有的性质的猜想并设计一个实验方案验证你的猜想： 你提出的猜想是 ； 你设计的实验方案是： 实验方案请参考如下形式： 解析：解析：本题主要是根据甲酸的结构特点，既含有羧基，又含有醛基，考查了由物质结构 推断物质性质的能力以及设计实验探究物质性质的能力。 答案：答案： （1）测定 pH 或滴加 Na2CO3溶液或将甲酸滴加到滴有酚酞的 NaOH 溶液中（不应用金

16、属 Na） （2）测定 HCOONa 溶液的 pH 或将等 pH 的 HCOOH 溶液和 HCl 溶液稀释相同倍数测 其 pH 的变化或比较等浓度甲酸和盐酸的导电性等 （3）出现银镜 由于羟基对醛基的影响，导致甲酸中的醛基不具有典型醛基的性质 （4） 甲酸在浓硫酸的作用下脱水生成 CO 和 H2O 五、以实验现象为载体考查对化学反应的探究能力五、以实验现象为载体考查对化学反应的探究能力 例例 5（2002 上海卷）为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验： 先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与 溴水发生了加成反应。乙同学发现在甲同学的实验

17、中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊， 推测在制得的乙炔中还可能含有少量还原性的杂质气体， 由此他提出必须先除去之， 再与溴 水反应。请你回答下列问题： （1）写出甲同学实验中两个主要的化学方程式 。 （2）甲同学设计的实验_（填能或不能）验证乙炔与澳发生加成反应， 其理由是 （多选扣分）。 （a）使溴水褪色的反应，未必是加成反应 （b）使溴水褪色的反应，就是加成反应 （c）使溴水褪色的物质，未必是乙炔 （d）使溴水褪色的物质，就是乙炔 （3）乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是 ，它与溴水反应的化学方程 式是 ；在验证过程中必须全部除去。 （4）请你选用下列四个装置（见下图）（可重复使用

18、）来实现乙同学的实验方案，将 它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。 （5）为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用 pH 试纸来测试反应后溶液 的酸性，理由是 。 解析：解析：本题主要是通过电石与水反应，制得的乙炔气体中含有杂质气体（H2S），考查 了杂质气体的干扰、杂质气体的除去以及乙炔与溴水反应原理的探究。 答案：答案： （1） CaC2+2H2OC2H2+Ca （OH）2 HCCH + 2Br2CH （Br）2CH （Br） 2 （2）不能 a c （3）H2S Br2+H2SS+2HBr （4）c b CuSO4溶液 CuSO4溶液 （5）如若发生取代反应,必定生成 HBr，溶液酸性将会明显增强，故可用 pH 试纸来验 证