1、第第 4 4 讲讲化学实验热点题型化学实验热点题型 考试要点核心素养 1.根据化学实验的目的和要 求,能做到: 设计实验方案; 正确选用实验装置; 掌握控制实验条件的方法; 预测或描述实验现象、分 析或处理实验数据,得出合理 结论; 评价或改进实验方案。 2.以上实验知识与技能的综 合应用。 1.变化观念与平衡思想:运用实验验证预测或探究未知时,要 注意化学反应的条件,条件不同,产物可能不同。 2.科学探究与创新意识:能从问题和假设出发,确定探究目的, 设计探究方案,进行实验探究;对实验过程中出现的特殊现象 敢于提出自己的见解,并进行进一步的研究。 3.证据推理与模型认知:建立观点、结论和证据
2、之间的逻辑关 系;针对不同类型的综合实验题建立思维模型。能运用模型解 释化学现象,依据答题模板快速准确地回答问题。 4.科学态度与社会责任:实验方案的设计要严谨,具有可持续 发展意识和绿色化学观念,遵循的优化原则是原料廉价,原理 绿色,条件优化,仪器简单,分离方便。 1.无机物质的制备综合实验探究 解答物质制备实验题的一般程序 (1)认真阅读题干,提取有用信息。 (2)仔细观察装置图(或框图),联想熟悉的实验,找出每个仪器(或步骤)与熟悉的某一实验 相似的地方,分析每个仪器中所装药品的作用。 (3)通读问题,把所有的问题进行综合分析,运用题给信息和所学化学知识得出正确答案。 2.有机物制备综合
3、实验探究 把握三个关键,突破有机物制备实验 (1)把握制备过程 (2)典型装置 反应装置 蒸馏装置 (3)熟悉常考问题 有机物易挥发,因此在反应中通常采用冷凝回流装置,以减少有机物的挥发,提高原料的 利用率和产物的产率。 有机反应通常是可逆反应,且易发生副反应,因此常使价格较低的反应物过量,以提高其 他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。 温度计水银球的位置:若要控制反应温度,则应插入反应液中;若要选择收集某温度下的 馏分,则应放在蒸馏烧瓶的支管口处。 冷凝管的选择:球形冷凝管一般只用于
4、冷凝回流,直形冷凝管能用于冷凝和收集馏分。 冷凝管的进出水方向:下进上出。 加热方法的选择:a.酒精灯加热,需要温度不太高的实验都可用酒精灯加热;b.水浴加热, 水浴加热的温度不超过 100。 防暴沸:加碎瓷片或沸石,防止液体暴沸,若开始忘加,需冷却后补加。 3.物质性质的验证综合实验探究 (1)题型特点 主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质, 然后据此设计出合理的实验方案,去探究物质可能具有的性质。 (2)基本思路和方法 根据物质的组成(或成分)提出各物质(或离子)性质的假设根据这些性质找到可能存在 的反应确定检验的试剂和仪器确定实验的顺序叙述实验的操
5、作和预期的现象,得出结论。 (3)常见物质的热分解反应规律 难溶性碳酸盐氧化物+CO2; 碳酸的酸式盐碳酸的正盐+CO2+H2O; 铵盐NH3+相应的酸(或酸性氧化物+H2O)(NH4NO3除外); 草酸晶体CO2+CO+H2O。 (4)氧化性、还原性与所含元素化合价的关系 元素处于最高价时,只具有氧化性,如 H +; 元素处于最低价时,只具有还原性,如 Cl -; 元素处于中间价时,既具有氧化性又具有还原性,如 Cl2。 4.定量综合实验探究 (1)定量测定的常用方法 沉淀法 先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。 测气体体积法 对于产生气体的反应,可以通过
6、测定气体体积的方法测定样品纯度。 测气体质量法 将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前、后吸收剂的质量,求得所吸收气体的 质量,然后进行相关计算。 滴定法 利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进 行相关计算。 热重法 只要物质受热时发生质量变化,都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度 的条件下,测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,可以知道样品及其可能产生 的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。 (2)定量测定实验中常用的计算方法关系式法 关系式法是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一
7、种方法。在多步反应中,它可 以把始态的反应物与终态的生成物之间“物质的量”的关系表示出来,把多步计算简化成一步 计算。 正确找出关系式的关键: 根据化学方程式,找出作为中介的物质,并确定最初反应物、中间物质、最终生成物之间物 质的量的关系。 如用 Na2S2O3滴定法测水中溶氧量,经过如下三步反应: O2+2Mn(OH)22MnO(OH)2; MnO(OH)2+2I -+4H+ Mn 2+I 2+3H2O; 2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI。 因此水中溶氧量与 Na2S2O3之间的关系为 O22MnO(OH)22I24Na2S2O3。 (中介)(中介) 5.化学实验方案的设计和评
8、价 (1)解答实验方案设计题的思路 (2)实验评价题的考查角度 可行性方面 a.分析实验方案是否科学可行;b.实验操作是否安全合理;c.实验步骤是否简单方便;d.实 验效果是否明显等。 绿色化学方面 a.实验过程中是否造成环境污染;b.原料是否无毒、安全、易得;c.原料利用率是否较高;d. 反应速率是否较快等。 安全性方面 a.净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;b.进行某些易燃、易爆实验时要预防 爆炸;c.防氧化;d.污染性的气体要进行尾气处理;e.有粉末状物质参加的反应,要注意防止导气 管堵塞;f.防吸水等。 规范性方面 a.冷凝回流:有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分
9、利用原料,需在反应装置 上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、冷凝管等;b.易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷 却;c.仪器拆卸顺序与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的顺序;d.其他方面,如实验操作 顺序(仪器洗涤仪器组装气密性检查加入试剂仪器拆卸)、试剂加入顺序(先固后液)、 实验方法使用顺序等。 最佳方案的选择 几个实验方案都能达到目的,选出一个最佳方案。所谓最佳,就是装置最简单,药品容易取 得、价格低廉,现象明显,干扰小,无污染等。 热点题型一无机物质的制备综合实验探究 题组一以“模拟化工生产”为载体的综合实验探究 1.(2020 天津,15,17 分)为测定 CuSO4溶液的浓度,
10、甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问 题: .甲方案 实验原理:CuSO4+BaCl2BaSO4+CuCl2 实验步骤: (1)判断 SO4 2-沉淀完全的操作为 。 (2)步骤判断沉淀是否洗净所选用的试剂为。 (3)步骤灼烧时盛装样品的仪器名称为。 (4)固体质量为wg,则c(CuSO4)=molL -1。 (5)若步骤从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯,则测得c(CuSO4)(填“偏高”“偏低” 或“无影响”)。 .乙方案 实验原理:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu Zn+H2SO4ZnSO4+H2 实验步骤: 按下图安装装置(夹持仪器略去) 在仪器 A、B、C、D、E 中加入图示的试剂 调整
11、 D、E 中两液面相平,使 D 中液面保持在 0 或略低于 0 刻度位置,读数并记录 将 CuSO4溶液滴入 A 中并搅拌,反应完成后,再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生 待体系恢复到室温,移动 E 管,保持 D、E 中两液面相平,读数并记录 处理数据 (6)步骤为。 (7)步骤需保证体系恢复到室温的原因是(填序号)。 a.反应热受温度影响 b.气体密度受温度影响 c.反应速率受温度影响 (8)Zn 粉质量为ag,若测得 H2体积为bmL,已知实验条件下(H2)=dgL -1,则 c(CuSO4)= molL -1(列出计算表达式)。 (9)若步骤E 管液面高于 D 管,未调液面即读数,则测得c
12、(CuSO4)(填“偏高”“偏低” 或“无影响”)。 (10)是否能用同样的装置和方法测定 MgSO4溶液的浓度:(填“是”或“否”)。 答案(1)向上层清液中继续滴加 BaCl2溶液,无白色沉淀生成,则沉淀完全(2)AgNO3溶液(3) 坩埚(4)40? 233 (5)偏低(6)检查装置气密性(7)b(8) ? 65- ?10-3 2 2510-3 (9)偏高(10)否 解析(1)Ba 2+SO 4 2- BaSO4,向上层清液中继续滴加 BaCl2溶液,若不再有白色沉淀生成,则 证明溶液中的 SO4 2-已经沉淀完全。(2)沉淀反应是 CuSO 4+BaCl2 BaSO4+CuCl2,且
13、BaCl2足 量,BaSO4固体表面附着的杂质离子一定有 Cl -、Cu2+,可能有 Ba2+,由于溶液呈电中性,若最后一次 洗涤液中不存在 Cl -,就不存在 Cu2+或 Ba2+,故只要向最后一次洗涤液中加入 AgNO 3溶液,若没有白 色沉淀生成,则证明洗净。(3)灼烧固体时应选择的仪器是坩埚。(4)根据关系式:CuSO4BaSO4, 可知c(CuSO4)= ? 233mol 25.0010-3L= 40? 233molL -1。(5)步骤从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯,会损失部分 BaSO4,则计算出的 BaSO4的物质的量偏低,即 CuSO4的物质的量偏低,从而导致测得c(CuSO4)
14、偏低。 (6)本实验要测量生成 H2的体积,在安装好装置后,加入试剂前,需要检查装置的气密性。(7)一 定量的气体的体积受温度和压强的影响,压强保持恒定时,温度会影响气体的体积,从而影响气 体密度,故选 b 项。(8)三颈瓶内发生两个反应:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4ZnSO4+H2, 可知等量关系:n(Zn)=n(CuSO4)+n(H2),n(CuSO4)=n(Zn)-n(H2)=( ? 65- ?10-3 2 )mol,所以测得 c(CuSO4)= ? 65- ?10-3 2 25.0010-3molL -1。(9)步骤E 管液面高于 D 管,未调液面即读数,D 管中
15、 H 2的压强大 于外界大气压,测得的 H2体积偏小,则测得c(CuSO4)偏高。(10)由于比 Mg 活泼的金属 K、Ca、 Na 等遇水剧烈反应,不能在溶液中与 MgSO4发生置换反应,故不能用同样的装置和方法测定 MgSO4溶液的浓度。 2.(2019 课标,27,15 分)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源,变 废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下: 回答下列问题: (1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是。 (2)步骤需要加热的目的是,温度保持 8095,采用的合适加热方式是。铁 屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净
16、化处理,合适的装置为(填标号)。 (3)步骤中选用足量的 H2O2,理由是。分批加入 H2O2,同时为 了,溶液要保持 pH 小于 0.5。 (4)步骤的具体实验操作有,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到 150时失掉 1.5 个结 晶水,失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为。 答案(1)碱煮水洗 (2)加快反应热水浴C (3)将 Fe 2+全部氧化为 Fe3+;不引入杂质 防止 Fe 3+水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) (5)NH4Fe(SO4)212H2O 解析(1)用热纯碱溶液洗去铁屑表面的油污后,再用水洗涤铁
17、屑表面附着物。(2)加热可以加 快化学反应速率,进而加快铁屑的溶解。为便于控制温度在 8095,可采取水浴加热方式。铁 屑中硫化物与稀 H2SO4反应生成酸性气体 H2S,可用碱液吸收,并用倒扣漏斗,既能充分吸收又能 防止倒吸。(3)步骤利用 H2O2的强氧化性将 Fe 2+全部氧化为 Fe3+。为防止 Fe3+水解,需控制溶液 的 pH 小于 0.5。(4)从溶液中得到产品硫酸铁铵晶体,先加热浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、 干燥即可。(5)设硫酸铁铵晶体的物质的量为 1mol,加热到 150,失去 1.5mol(即 27g)水,质量 减轻 5.6%,则硫酸铁铵晶体的相对分子质量为 27 5
18、.6%482,NH4Fe(SO4)2的相对分子质量为 266,则 剩余部分为水,482-266 18 =12,故硫酸铁铵晶体的化学式为 NH4Fe(SO4)212H2O。 题组二实验室制备无机物质 3.(2020 浙江 7 月选考,30,10 分)硫代硫酸钠在纺织业等领域有广泛应用。某兴趣小组用下图 装置制备 Na2S2O35H2O。 合成反应:SO2+Na2CO3Na2SO3+CO22Na2S+3SO22Na2SO3+3SNa2SO3+SNa2S2O3 滴定反应:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6 已知:Na2S2O35H2O 易溶于水,难溶于乙醇,50开始失结晶水。 实验步骤:
19、 Na2S2O3制备:装置 A 制备的 SO2经过单向阀通入装置 C 中的混合溶液,加热、搅拌,至溶液 pH 约为 7 时,停止通入 SO2气体,得产品混合溶液。 产品分离提纯:产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到 Na2S2O35H2O 产品。 产品纯度测定:以淀粉作指示剂,用 Na2S2O35H2O 产品配制的溶液滴定碘标准溶液至滴定终 点,计算 Na2S2O35H2O 含量。 请回答: (1)步骤单向阀的作用是;装置 C 中的反应混合溶液 pH 过高或过低将导致产率降 低,原因是。 (2)步骤下列说法正确的是。 A.快速蒸发溶液中水分,可得较大晶体颗粒 B.蒸发浓缩至
20、溶液表面出现晶膜时,停止加热 C.冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率 D.可选用冷的 Na2CO3溶液作洗涤剂 (3)步骤 滴定前,有关滴定管的正确操作为(选出正确操作并按序排列): 检漏蒸馏水洗涤()()()()()开始滴定。 A.烘干 B.装入滴定液至零刻度以上 C.调整滴定液液面至零刻度或零刻度以下 D.用洗耳球吹出润洗液 E.排除气泡 F.用滴定液润洗 2 至 3 次 G.记录起始读数 装标准碘溶液的碘量瓶(带瓶塞的锥形瓶)在滴定前应盖上瓶塞,目的是。 滴定法测得产品中 Na2S2O35H2O 含量为 100.5%,则 Na2S2O35H2O 产品中可能混有的物质 是。 答案(
21、1)防止倒吸pH 过高,Na2CO3、Na2S 反应不充分;pH 过低,导致 Na2S2O3转化为 S 和 SO2 (2)BC (3)FBECG 防止碘挥发损失 Na2SO3;失去部分结晶水的 Na2S2O35H2O 解析(1)单向阀的作用是防止 A 中产生的 SO2被 C 中溶液吸收时 C 中溶液被倒吸入 A 中。若 C 中溶液 pH 过低,Na2S2O3会转化为 S 和 SO2;若 C 中溶液 pH 过高,Na2CO3、Na2S 反应不充分,均会导 致产率降低。(2)快速蒸发溶液中水分,得到的晶体颗粒较小,A 错误;为防止 Na2S2O35H2O 失去 结晶水,将溶液蒸发浓缩至表面出现晶膜
22、时即停止加热,B 正确;因 Na2S2O35H2O 难溶于乙醇,故 在冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇,可析出更多的 Na2S2O35H2O 晶体,C 正确;用 Na2CO3溶液 作洗涤剂,会使产品中混入杂质,D 错误。(3)为防止 I2挥发导致碘溶液浓度降低,碘量瓶在滴 定前应盖上瓶塞。产品中 Na2S2O35H2O 的含量偏高,可能是产品中混有失去部分结晶水的 Na2S2O35H2O 或者是混有 Na2SO3杂质(Na2SO3+I2+H2ONa2SO4+2HI)。 4.葡萄糖酸亚铁(C6H11O7)2Fe是常用的补铁剂,易溶于水,几乎不溶于乙醇。用下图装置制备 FeCO3,并利用 FeCO
23、3与葡萄糖酸反应可得葡萄糖酸亚铁。回答下列问题: (1)a 的名称为。 (2)打开 K1、K3,关闭 K2,一段时间后,关闭 K3,打开 K2。在(填仪器标号)中制得碳酸亚铁。 实验过程中产生的 H2作用有、。 (写 2 条) (3)将制得的碳酸亚铁浊液过滤、洗涤。如过滤时间过长会发现产品部分变为红褐色。用化学 方程式说明原因:。 (4)将葡萄糖酸与碳酸亚铁混合,加入乙醇、过滤、洗涤、干燥。加入乙醇的目的是 。 (5)用 NaHCO3溶液代替 Na2CO3溶液制备碳酸亚铁,同时有气体产生,离子方程式为,此法产品纯 度更高,原因是。 答案(1)恒压滴液漏斗 (2)c排出装置内空气,防止生成的 F
24、eCO3被氧化将 b 中溶液压入 c 中 (3)4FeCO3+6H2O+O24Fe(OH)3+4CO2 (4)降低葡萄糖酸亚铁在水中的溶解度 (5)Fe 2+2HCO 3 - FeCO3+CO2+H2O降低溶液的 pH,以免产生氢氧化亚铁 解析(1)根据题图可知,a 为恒压滴液漏斗;(2)Fe 与稀硫酸反应制备硫酸亚铁,利用反应生成 的氢气排尽装置中的空气,故先打开 K1、K3,关闭 K2,此时在 b 中制备硫酸亚铁;一段时间后,关闭 K3,打开 K2,利用生成的氢气使烧瓶中气压增大,将硫酸亚铁溶液压入三颈烧瓶 c 中,发生的反应 为 FeSO4+Na2CO3FeCO3+Na2SO4,因此碳酸
25、亚铁在 c 中生成;(3)FeCO3在空气中容易被氧化生 成氢氧化铁,该反应的化学方程式为 4FeCO3+6H2O+O24Fe(OH)3+4CO2;(4)葡萄糖酸亚铁易溶于 水,几乎不溶于乙醇,加入乙醇可降低葡萄糖酸亚铁在水中的溶解度,从而提高产率;(5)FeSO4溶 液与 NaHCO3溶液反应生成 FeCO3、CO2和 H2O,该反应的离子方程式为 Fe 2+2HCO 3 - FeCO3+CO2 +H2O,该反应生成二氧化碳,使溶液的 pH 减小,从而避免生成氢氧化亚铁。 热点题型二有机物制备综合实验探究 1.(2020 江苏单科,21B,12 分)羟基乙酸钠易溶于热水,微溶于冷水,不溶于醇
26、、醚等有机溶剂。 制备少量羟基乙酸钠的反应为 ClCH2COOH+2NaOHHOCH2COONa+NaCl+H2OHKsp(AgI) 答案BA 项,向苯酚浊液中加入 Na2CO3溶液,浊液变清,发生反应 +Na2CO3+NaHCO3,酸性:H2CO3HCO3 -,错误;B 项,向碘 水中加入等体积 CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色,说明 CCl4将 I2萃取出来,I2在 CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,正确;C 项,向 CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出,发 生的反应为 Fe+Cu 2+ Fe 2+Cu,根据同一反应中氧化性:氧化剂氧化产物,可知氧化性:Cu2+Fe
27、2+, 错误;D 项,向 NaCl、NaI 的混合稀溶液中滴入少量稀 AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,说明产生了 AgI,但由于 NaCl、NaI 的浓度未知,不能比较 AgCl、AgI 溶度积的大小,错误。 2.由下列实验及现象推出的相应结论正确的是() 选项实验现象结论 A某溶液中滴加 K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀原溶液中有 Fe 2+,无 Fe3+ B向 C6H5ONa 溶液中通入 CO2溶液变浑浊酸性:H2CO3C6H5OH C 向含有 ZnS 和 Na2S 的悬浊液中 滴加 CuSO4溶液 生成黑色沉淀Ksp(CuS)Ksp(ZnS) D 某溶液中加入 Ba(NO3)2溶液 再
28、加足量盐酸 产生白色沉淀 仍有白色沉淀 原溶液中有 SO4 2- 答案BA 项,说明原溶液中有 Fe 2+,但不能确定是否有 Fe3+,不正确;C 项,S2-与 Cu2+直接反应生 成 CuS 黑色沉淀,不能说明Ksp(CuS)Ksp(ZnS),不正确;D 项,原溶液中若有 SO3 2-,酸性条件下 NO 3 - 可将 BaSO3氧化为 BaSO4,不正确。 3.下列实验操作、实验现象和实验结论均正确的是() 选项实验操作实验现象实验结论 A向加了稀硫酸的淀粉溶液中加碘水无色溶液变蓝淀粉未水解 B向酸性 KMnO4溶液中滴加乙二酸溶液紫色褪去乙二酸具有还原性 C向 AgNO3溶液中滴加过量氨水
29、得到澄清溶液Ag +与 NH 3H2O 能大量共存 D向鸡蛋白溶液中滴入 HgCl2溶液有白色沉淀蛋白质发生盐析 答案BA 项,淀粉可能部分水解,没有检验水解产物,不能确定水解程度,错误;B 项,酸性高锰 酸钾溶液可氧化乙二酸,溶液紫色褪去,说明乙二酸具有还原性,正确;C 项,向 AgNO3溶液中滴加 过量氨水,生成银氨溶液,则 Ag +与 NH 3H2O 不能大量共存,错误;D 项,向鸡蛋白溶液中滴入 HgCl2 溶液,蛋白质发生变性,有白色沉淀,错误。 4.(2020 安徽合肥教学质量检测)过氧化钙(CaO2)是一种白色晶体,能潮解,难溶于水,可与水缓 慢反应,不溶于乙醇,易与酸反应,常用
30、作杀菌剂、防腐剂等。根据题意,回答相关问题。 .CaO2晶体的制备 CaO2晶体通常可利用 CaCl2在碱性条件下与 H2O2反应制得。某化学兴趣小组在实验室制备 CaO2 的实验方案和装置示意图如下: (1)三颈烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为。 (2)冷水浴的目的是;步骤中洗涤 CaO28H2O 的实验操作方法是。 .CaO2含量的测定 测定 CaO2样品纯度的方法:称取 0.200g 样品于锥形瓶中,加入 50mL 水和 15mL2molL -1盐酸,振 荡使样品溶解生成过氧化氢,再加入几滴 MnCl2稀溶液,立即用 0.0200molL -1KMnO 4标准溶液滴 定到终点,消耗 2
31、5.00mL 标准液。 (3)上述过程中使用稀盐酸而不使用稀硫酸溶解样品的原因是;滴定前加入 MnCl2 稀溶液的作用可能是。 (4)滴定过程中发生反应的离子方程式为,样品中 CaO2的质量分数为。 (5)实验制得的晶体样品中 CaO2含量偏低的原因可能是 ; 。 答案(1)CaCl2+H2O2+2NH3H2O+6H2OCaO28H2O+2NH4Cl (2)防止温度升高导致 H2O2分解和氨水中氨气挥发向过滤器中注入乙醇至浸没沉淀,待乙醇流 尽后,重复操作 23 次 (3)生成的硫酸钙为微溶物,覆盖在样品表面,阻止反应进一步进行催化作用 (4)5H2O2+2MnO4 -+6H+ 2Mn 2+5
32、O 2+8H2O 45.0% (5)部分 CaCl2溶液与浓氨水反应生成 Ca(OH)2部分 CaO2与水反应生成 Ca(OH)2或烘烤 CaO28H2O 失水不完全(2 点即可,其他合理答案均可) 解析(1)由题给流程图可知三颈烧瓶中生成 CaO28H2O 固体,故可写出反应的化学方程 式:CaCl2+H2O2+2NH3H2O+6H2OCaO28H2O+2NH4Cl。(2)为防止 H2O2分解及 NH3挥发,应采用 冷水浴;由题干信息中 CaO2的性质可知应用乙醇洗涤晶体。(3)若用稀硫酸溶解 CaO2,易生成微 溶于水的 CaSO4,其覆盖在样品表面,阻止反应进一步进行;MnCl2起催化作
33、用。(4)MnO4 -氧化 H 2O2, 由得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可写出反应的离子方程式:2MnO4 -+5H 2O2+6H + 2Mn 2+5O 2 +8H2O,由转化关系可知:5CaO25H2O22MnO4 -,消耗 KMnO 4的物质的量为 0.0200molL - 125.0010-3L=5.00010-4mol,故可求出 m(CaO2)=0.09g,样品中 CaO2的质量分数为 0.09g 0.200g100%=45.0%。 5.(2020 广东东莞模拟)三苯甲醇()是重要的有机合成中间体。实验室中 合成三苯甲醇时采用如图所示的装置,其合成流程如图(夹持装置已略去): 已知
34、:格氏试剂易潮解,生成可溶于水的 Mg(OH)Br。 三苯甲醇可通过格氏试剂与苯甲酸乙酯按物质的量之比 21 反应合成。 相关物质的物理性质如下。 物质相对分子质量沸点熔点溶解性 三苯甲醇260380164.2不溶于水,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂 乙醚7434.6-116.3微溶于水,溶于乙醇、苯等有机溶剂 溴苯157156.2-30.7不溶于水,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂 苯甲酸乙酯150212.6-34.6不溶于水 请回答下列问题。 (1)合成格氏试剂:实验装置如上图所示,仪器 A 的名称是,已知制备格氏 试剂的反应剧烈放热,但实验开始时常加入一小粒碘引发反应,推测 I2的作用是 。 使用无水
35、氯化钙主要是为了避免发生(用化学方程式表示)。 (2)制备三苯甲醇:通过恒压滴液漏斗往过量的格氏试剂中加入 13mL 苯甲酸乙酯(0.09mol)和 15mL 无水乙醚的混合液,反应剧烈,要控制反应速率除使用冷水浴外,还可以 (答一点)。回流 0.5h 后,加入饱和氯化铵溶液,有晶体析出。 (3)提纯:冷却后析出晶体的混合液中含有乙醚、溴苯、苯甲酸乙酯和碱式溴化镁等杂质,可先 通过(填操作方法,下同)除去有机杂质,得到固体 17.2g。再通过纯化,得 白色颗粒状晶体 16.0g,测得熔点为 164。 (4)本实验的产率是(结果保留两位有效数字)。本实验需要在通风橱中进行,且不 能有明火,原因是
36、。 答案(1)球形干燥管与 Mg 反应放出热量,提供反应需要的活化能 +H2O+Mg(OH)Br (2)缓慢滴加混合液 (3)蒸馏重结晶 (4)68%乙醚有毒,且易燃 解析(1)根据装置 A 的结构特点可知其为球形干燥管;碘与 Mg 反应放热,可以提供反应需要的 活化能;无水氯化钙阻止空气中的水蒸气进入反应装置,避免发生反 应:+H2O+Mg(OH)Br。(2)控制反应速率除通过降低温度(使用冷水浴) 外,还可以缓慢滴加混合液。(3)根据题中所给数据可知,应采用蒸馏的方法除去有机杂质;进一 步纯化固体可采用重结晶的方法。(4)三苯甲醇可以通过格氏试剂与苯甲酸乙酯按物质的量之 比 21 反应合成
37、,由于格氏试剂过量,因此理论生成的n(三苯甲醇)=n(苯甲酸乙酯)=0.09mol, 所以产率为 16.0g 0.09mol260g/mol100%68%;本实验使用的乙醚易挥发,有毒且易燃,所以需要在通风 橱中进行,且不能有明火。 B B 组组综合提升综合提升 6.(2020 广东广州、深圳二调)苯胺()是重要的化工原料。某兴趣小组在实验室里进行 苯胺的相关实验。 已知:和 NH3相似,与盐酸反应生成易溶于水的盐。 用硝基苯制取苯胺的反应原理为 2+3Sn+12HCl2+3SnCl4+4H2O。 有关物质的部分物理性质如下。 物质熔点/沸点/溶解性密度/gcm -3 苯胺-6.3184微溶于
38、水,易溶于乙醚1.02 硝基苯5.7210.9难溶于水,易溶于乙醚1.23 乙醚-116.234.6微溶于水0.7134 .比较苯胺与氨气的性质 (1)将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近,产生白烟,反应的化学方程式为 ;用苯胺代替浓氨水重复上述实验,却观察不到白烟,原因是 。 .制备苯胺 往图 1 所示装置(夹持装置略,下同)的冷凝管口分批加入 20mL 浓盐酸(过量),置于热水浴中回 流 20min,使硝基苯充分还原;冷却后,往三颈烧瓶中滴入一定量 50%NaOH 溶液至溶液呈碱性。 图 1 (2)冷凝管的进水口是(填“a”或“b”)。 (3)滴加 NaOH 溶液的主要目的是析出苯胺,反应
39、的离子方程式为。 .提取苯胺 .取出上图所示装置中的三颈烧瓶,改装为如图 2 所示装置: 图 2 加热装置 A 产生水蒸气,烧瓶 C 中收集到苯胺与水的混合物;分离混合物得到粗苯胺和水溶液。 .往所得水溶液中加入氯化钠固体,使溶液达到饱和状态,再用乙醚萃取,得到乙醚萃取液。 .合并粗苯胺和乙醚萃取液,用 NaOH 固体干燥,蒸馏后得到苯胺 2.79g。 (4)装置 B 无需用到温度计,理由是。 (5)操作中,为了分离混合物,取出烧瓶 C 前,应先打开止水夹 d,再停止加热,理由 是。 (6)该实验中苯胺的产率为。 (7)欲在不加热条件下除去苯胺中的少量硝基苯杂质,简述实验方案:。 答案(1)N
40、H3+HClNH4Cl苯胺沸点较高,不易挥发(2)b(3)C6H5NH3 +OH- C6H5NH2+H2O (4)蒸出物为混合物,无需控制温度(5)防止 B 中液体倒吸(6)60.0%(7)加入稀盐酸,分液 除去硝基苯,再加入氢氧化钠溶液,分液去水层后,加入 NaOH 固体干燥、过滤 解析(1)蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近,产生白烟,是因为浓氨水挥发出来的 NH3和浓盐酸 挥发出来的 HCl 反应生成了 NH4Cl 固体小颗粒,反应的化学方程式为 NH3+HClNH4Cl;用苯胺 代替浓氨水重复上述实验,却观察不到白烟,原因是苯胺的沸点比较高,不易挥发。(3)滴加 NaOH 溶液的主要目的是
41、析出苯胺,反应的离子方程式为 C6H5NH3 +OH- C6H5NH2+H2O。(4)因为蒸馏出 来的是水和苯胺的混合物,故无需用到温度计。(5)操作中,为了分离混合物,取出烧瓶 C 前, 应先打开止水夹 d,再停止加热,理由是防止装置 B 内压强突然减小引起倒吸。(6)设理论上得到 苯胺的质量为m,根据原子守恒可知 C6H5NO2C6H5NH2,则m=1.235.093 123 g=4.65g,所以该实验中苯胺 的产率=2.79g 4.65g100%=60%。(7)在混合物中先加入足量盐酸,经分液除去硝基苯,再往水溶液中加 NaOH 溶液析出苯胺,分液后用 NaOH 固体干燥苯胺中还含有的少量水分,滤去 NaOH 固体,即可得 较纯净的苯胺。
