高考化学第二轮复习课时讲义综合性实验2(配套练习3教师版).pdf

1 高考化学第二轮复习课时讲义 以有机物制备为载体的综合型实验 【实战演练】时量：40 分钟 1.(2017 年江苏高考卷)1溴丙烷是一种重要的有机合成中间体，沸点为 71，密度为 1.36 gcm3。实验室制备少量 1溴丙烷的主要步骤如下：步骤 1：在仪器 A 中加入搅拌磁子、12 g 正丙醇及 20 mL 水，冰水冷却下缓慢加入 28 mL浓 H2SO4；冷却至室温，搅拌下加入 24 g NaBr。步骤 2：如图所示搭建实验装置，缓慢加热，直到无油状物馏出为止。步骤 3：将馏出液转入分液漏斗，分出有机相。步骤 4：将分出的有机相转入分液漏斗，依次用 12 mL H2O、12 mL 5%Na2CO3溶液和 12 mL H2O 洗涤，分液，得粗产品，进一步提纯得 1溴丙烷。(1)仪器 A 的名称是 ；加入搅拌磁子的目的是搅拌和 。(2)反应时生成的主要有机副产物有 2溴丙烷和 。(3)步骤 2 中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是 。(4)步骤 2 中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行，目的是 。(5)步骤4中用5%Na2CO3溶液洗涤有机相的操作：向分液漏斗中小心加入12 mL 5%Na2CO3溶液，振荡，静置，分液。解析：本题考查 1溴丙烷的制备实验，涉及仪器的识别、实验基本操作、实验原理的分析。(1)仪器 A 为蒸馏烧瓶，搅拌磁子的作用是搅拌和防止暴沸。(2)反应物中的正丙醇可能发生消去反应生成丙烯，也可能发生分子间脱水反应生成正丙醚。(3)向接收瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中，降低了接收瓶内的温度，减少了 1溴丙烷的挥发。(4)HBr 易挥发，故需缓慢加热。(5)振荡后，要排出分液漏斗中的气体。答案：(1)蒸馏烧瓶 防止暴沸 (2)丙烯、正丙醚 (3)减少 1溴丙烷的挥发 (4)减少 HBr 挥发 (5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体 2苯甲酸甲酯是一种重要的香料。其合成装置为 2 反应原理为CH3OH浓H2SO4H2O 反应物和产物的部分性质如下表所示：沸点/密度/gcm3 水中溶解性 苯甲酸 249 1.265 9 微溶于水 甲醇 64.6 0.791 0 易溶于水 苯甲酸甲酯 198 1.090 0 不溶于水 实验步骤如下：步骤一：在干燥的圆底烧瓶(如图甲)中加入 12.20 g 苯甲酸和 12.10 mL 甲醇。边缓缓摇动边加入 3 mL 浓硫酸，再加上几粒固体 X，装上冷凝管，加热。步骤二：取下图甲所示冷凝管，在烧瓶上安装图乙所示的装置，利用热水浴加热烧瓶；一段时间后，冷却，将烧瓶中溶液倒入分液漏斗中，先用水洗涤，再用浓碳酸钠溶液洗涤即得粗苯甲酸甲酯。步骤三：将苯甲酸甲酯重新加入图乙所示装置中，加热，收集一定温度下的馏分，即得纯净的苯甲酸甲酯，质量为 8.84 g。回答下列问题：(1)步骤一中固体 X 的作用是防止暴沸，X 的名称是_。(2)图甲装置中冷凝管的作用是_。(3)步骤二中热水浴的目的是_，在分液漏斗中用水洗涤 的 目 的 是 _，用 碳 酸 钠 洗 涤 的 目 的 是_。(4)步骤三中收集的馏分温度范围为_(填正确答案标号)。a6366 b197198 c248250 d250 (5)本实验中，苯甲酸甲酯的产率为_。解析：(1)由“防止暴沸”的作用可知 X 为沸石。(2)图甲中的冷凝管为竖直状态，所起作用是使反应物和产物回流，提高原料利用率，减少产物挥发。(3)由表格中给出的反应物和产物的沸点可知甲醇的沸点较低，用蒸馏的办法可除去产品中的大多数甲醇；甲醇易溶于水，所以水洗涤除去的是残留甲醇；苯甲酸与碳酸钠反应生成可溶性的苯甲酸钠。(4)产品精制蒸馏收集的是苯甲酸甲酯，由表格中的沸点数据可知应该收集 198 的馏分，故选项 b 正确。(5)甲醇过量，理论上生成的苯甲酸甲酯为 12.20 g122 gmol1136 gmol113.6 g，故产率为8.84 g13.6 g100%65%。答案：(1)沸石(2)冷凝回流，提高原料利用率(3)除去产品中的甲醇 除去残留的甲醇 除去苯甲酸(4)b(5)65%3苄叉二氯(，沸点为 206)是合成苯甲醛的中间体，实验室合成苄叉二氯的装置如图 1 所示。3 回答下列问题：(1)实 验 室 常 用 高 锰 酸 钾 与 浓 盐 酸 反 应 制 取 氯 气，反 应 的 离 子 方 程 式 为_。(2)图 1 中装置 A 的作用是_；装置 B 的作用是_；装置 D 的作用是_。(3)仪器 X 的名称为_，冷凝水从_(填“a”或“b”)口进入；装置 C 中甲苯与 Cl2反应生成苄叉二氯的化学方程式为_。(4)最后蒸馏收集 204 208 的馏分，蒸馏时用的冷凝管可选用图 2 中的_(填字母)。(5)若实验前甲苯的质量为 46 g，最后苄叉二氯的质量也是 46 g，则该实验的产率为_(保留 3 位有效数字)。(6)设计实验证明溶液 m 中含有 ClO：_。解析：(1)实验室常用高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气，反应生成 MnCl2、Cl2和水，离子方程式为 2MnO416H10Cl=2Mn25Cl28H2O。(2)浓硫酸具有吸水性，可以干燥氯气，装置 B 可以缓冲装置中因气体过多导致的压强过大，起到安全瓶的作用，并可以通过观察气泡的产生速率，控制氯气的流速；装置 D 中的 CaCl2可以吸收水蒸气，防止水蒸气进入三颈烧瓶中。(3)仪器 X 是球形冷凝管，为了提高冷却效果，冷凝水从 a 口进，b 口出；装置 C 中甲苯与Cl2反应生成苄叉二氯的化学方程式为2Cl2光2HCl。(4)蒸馏时，冷凝管倾斜放置，应该选择直形冷凝管，便于液体导出。(5)设该实验的产率为 x，根据2Cl2光2HCl，苄叉二氯的理论产量为46 gx，根据比例关系有92 gmol146 g161 gmol146 gx，解得 x57.1%。(6)ClO具有强氧化性，能够使有色物质褪色，可以取少量溶液 m 于试管中，滴入少量稀盐酸，再滴入几滴品红溶液，溶液褪色，说明溶液 m 中含有 ClO。答案：(1)2MnO416H10Cl=2Mn25Cl28H2O 4(2)干燥氯气 作安全瓶并观察氯气的流速 防止水蒸气进入三颈烧瓶(3)球形冷凝管 a 2Cl2光2HCl(4)e(5)57.1%(6)取少量溶液于试管中，滴入少量稀盐酸，再滴入几滴品红溶液，溶液褪色，说明溶液 m中含有 ClO(其他答案合理也可)4 溴苯是一种化工原料，可以用溴和苯反应合成，反应原理：实验室合成溴苯的装置示意图如下：下表为苯、溴和溴苯的相关数据：苯 溴 溴苯 密度/gcm3 0.88 3.10 1.50 沸点/80 59 156 水中溶解性 微溶 微溶 微溶 回答下列问题：在 A 中加入 30.0 mL 无水苯和少量铁屑。在 B 中小心加入 10.0 mL 液态溴。向 A 中滴加液溴，反应一段时间后，点燃酒精灯加热蒸馏。(1)A 的容积最适合的是_(填字母)。a25 mL b50 mL c100 mL d250 mL(2)收集溴苯时，应根据_(填“C1”或“C2”)所显示的温度，其温度应为_。(3)在反应开始后到收集溴苯之前，应先将 F 装置连接在 D 装置后，F 中可能发生的反应的化学方程式为_。(4)制得的粗溴苯经碱洗、水洗、干燥得纯净的溴苯 16 g，则溴苯的产率为_。(5)某化学小组设计如下实验方案，证明苯和溴发生的是取代反应而不是加成反应。第一步：取少量反应后 F 装置中的溶液于试管中；第二步：向其中加入过量的稀硝酸；第三步：继续滴加少量的硝酸银溶液，如果有浅黄色沉淀生成则证明苯和溴发生的是取代反应。该实验方案_(填“合理”或“不合理”)，理由是_。解析：(2)要在锥形瓶中收集到溴苯，就需要将溴苯蒸馏出去，所以蒸气温度要达到 156，故应使温度计 C2测得的温度达到 156。(3)挥发出来的 Br2以及产物 HBr 都可被 NaOH 溶液吸收。(4)苯的质量为 0.88 gcm330 mL26.4 g，溴的质量为 31 g，根据过量计算知苯过量，按溴计算理论产量。160 157 31 g x 5 x15716031 g30.4 g 故产率：16 g30.4 g100%52.6%。答案：(1)c(2)C2 156 (3)Br22NaOH=NaBrNaBrOH2O、HBrNaOH=NaBrH2O(4)52.6%(5)不合理 Br2可以和 NaOH 溶液反应生成 Br，也能产生浅黄色沉淀，无法确定是否生成HBr，即无法确定两者发生的是取代反应 5.苯甲醛()是有机制备中的一种重要原料。实验室常用苯甲醛与 NaOH 反应制备苯甲醇和苯甲酸钠再由苯甲酸钠酸化得到苯甲酸。相关物质的物理性质如表：名称 性质 熔点/沸点/溶解性 水 乙醇 乙醚 苯甲醛 无色液体，苦杏仁味 26 178.1 微溶 苯甲酸 白色片状或针状晶体 122.4 248 微溶 易溶 易溶 苯甲醇 无色液体，有芳香味 15.3 205.35 微溶 易溶 易溶 乙醚 无色透明液体，有特殊刺激气味 116.2 34.6 微溶 易溶 b亚硫酸氢钠不与苯甲醇反应。实验步骤：步骤：向如图所示三颈烧瓶 c 中加入碎瓷片、适量 NaOH、水和 a g 苯甲 醛，向冷凝管中通入冷水。步骤：搅拌、加热三颈烧瓶 c，充分反应后，将 c 中液体冷却后倒入分液漏斗中，用乙醚萃取、分液、将乙醚层依次用 25%亚硫酸氢钠溶液、水洗涤，水层保留待用。步骤：将乙醚层倒入盛少量无水 MgSO4的锥形瓶中进行干燥，混匀、静置后采用一定的方法分离，收集苯甲醇。步骤：将步骤中得到的水层和适量浓盐酸混合均匀，析出白色固体。冷却、抽滤得粗产6 品，将粗产品提纯得一定量的苯甲酸。回答下列问题：(1)步骤中，冷凝管的作用是_，从_(填“a”或“b”)口通入冷水。(2)步 骤 中，乙 醚 层 用25%亚 硫 酸 氢 钠 溶 液 洗 涤 的 作 用 是_；再用水洗涤的作用是_。将分液漏斗中两层液体分离开时，乙醚层在_(填“上层”或“下层”)。(3)步骤中，分离出苯甲醇的方法是_，先出来的物质是_。(4)步 骤 中，水 层 和 浓 盐 酸 混 合 后 产 生 苯 甲 酸 的 离 子 方 程 式 为_；将反应后混合物冷却的目的是_。(5)将步骤中得到的一定量苯甲酸配成 100 mL 溶液，取 25.00 mL 溶液，用 0.1 molL1的KOH 标准溶液进行滴定，消耗 KOH 标准溶液的平均体积为 24.00 mL，则苯甲醛的转化率为_。解析：一、明确反应原理 实 验 室 制 备 苯 甲 酸：先 用 苯 甲 醛 与 NaOH 反 应 制 备 苯 甲 醇 和 苯 甲 酸 钠，再由苯甲酸钠酸化得到苯甲酸。二、熟知实验仪器 本实验用到的主要仪器有三颈烧瓶、球形冷凝管及搅拌棒，其中球形冷凝管在有机实验中常用于反应装置中冷凝反应物蒸气，使反应物冷凝回流，用于提高原料的利用率，根据冷凝管下口进水，上口出水原则，应从 b 口通入冷水。三、分析实验步骤 步骤中乙醚层先用 25%亚硫酸氢钠溶液洗涤，其原因是根据题中已知信息知亚硫酸氢钠可以与苯甲醛反应，不与苯甲醇反应，用亚硫酸氢钠溶液洗涤除去乙醚层中未反应的苯甲醛。步骤中，锥形瓶中的 MgSO4可除去水，剩下苯甲醇和乙醚，由题给有机物相关的物理性质知，乙醚的沸点远远低于苯甲醇的沸点，故可用蒸馏法分离二者。步骤中将反应物冷却是降低苯甲酸在水中的溶解，使其尽可能多地析出。四、产率(纯度)计算 设 a g 苯甲醛中发生转化的苯甲醛的质量为 x，根据题意得出关系式：2C6H5CHOC6H5COOHKOH 2106 g 1 mol x 0.1 molL10.024 L100 mL25.00 mL 解得 x2.035 2 g。则苯甲醛的转化率为2.035 2 ga g100%203.52a%。答案：(1)冷凝回流 b(2)除去乙醚层中少量的苯甲醛 除去亚硫酸氢钠等杂质 上层(3)蒸馏 乙醚(4)C6H5COOH=C6H5COOH 降低苯甲酸的溶解，使其尽可能多地析出(5)203.52a%