2024版步步高新高考化学考前三个月专项练习第一篇 主题五 综合大题题型研究(Ⅰ)——化学实验 类型2 以有机物制备、提取、纯化为主线的综合实验.pdf
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1、类型类型 2以有机物制备、提取、纯化为主线的综合实验以有机物制备、提取、纯化为主线的综合实验1(2023新课标卷,28)实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下:相关信息列表如下:物质性状熔点/沸点/溶解性安息香白色固体133344难溶于冷水,溶于热水、乙醇、乙酸二苯乙二酮淡黄色固体95347不溶于水,溶于乙醇、苯、乙酸冰乙酸无色液体17118与水、乙醇互溶装置示意图如下图所示,实验步骤为:在圆底烧瓶中加入 10 mL 冰乙酸、5 mL 水及 9.0 g FeCl36H2O,边搅拌边加热,至固体全部溶解。停止加热,待沸腾平息后加入 2.0 g 安息香,加热回流 4560 min。加入 50 m
2、L 水,煮沸后冷却,有黄色固体析出。过滤,并用冷水洗涤固体 3 次,得到粗品。粗品用 75%的乙醇重结晶,干燥后得淡黄色结晶 1.6 g。回答下列问题:(1)仪器 A 中应加入_(填“水”或“油”)作为热传导介质。(2)仪器 B 的名称是_;冷却水应从_(填“a”或“b”)口通入。(3)实验步骤中,安息香必须待沸腾平息后方可加入,其主要目的是_。(4)在本实验中,FeCl3为氧化剂且过量,其还原产物为_;某同学尝试改进本实验:采用催化量的 FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行?_,简述判断理由一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网
3、课来了,微信MM2026-12024版步步高新高考化学考前三个月专项练习第一篇主题五综合大题题型研究()化学实验类型2以有机物制备、提取、纯化为主线的综合实验_。(5)本实验步骤在乙酸体系中进行,乙酸除作溶剂外,另一主要作用是防止_。(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香,可用少量_洗涤的方法除去(填字母)。若要得到更高纯度的产品,可用重结晶的方法进一步提纯。a热水 b乙酸c冷水 d乙醇(7)本实验的产率最接近于_(填字母)。a85%b80%c75%d70%答案(1)油(2)球形冷凝管a(3)防暴沸(4)FeCl2可行空气可以将还原产物 FeCl2又氧化为 FeCl3,FeCl3可循环参与反应(
4、5)氯化铁水解(6)a(7)b解析(1)该实验需要加热使冰乙酸沸腾,冰乙酸的沸点超过了 100,应选择油浴加热。(2)根据仪器的结构特征可知,B 为球形冷凝管,为了充分冷却,冷却水应从 a 口进,b 口出。(3)步骤中,若沸腾时加入安息香,会引起暴沸,所以需要待沸腾平息后加入。(4)FeCl3为氧化剂,则铁元素的化合价降低,还原产物为 FeCl2,若采用催化量的 FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮,空气可以将还原产物 FeCl2又氧化为 FeCl3,FeCl3可循环参与反应。(5)氯化铁易水解,所以步骤中,乙酸除做溶剂外,另一主要作用是防止氯化铁水解。(6)根据安息香和二苯乙二酮的溶解特征,安
5、息香溶于热水,二苯乙二酮不溶于水,所以可以用热水洗涤粗品除去安息香。(7)2.0 g 安息香(C14H12O2)的物质的量约为 0.009 4 mol,理论上可产生二苯乙 二 酮(C14H10O2)的 物 质 的 量 约 为 0.009 4 mol,质 量 约 为 1.98 g,产 率 为1.6 g1.98 g100%80.8%,最接近 80%。2(2023辽宁,17)2-噻吩乙醇(Mr128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体,其制备方法如下:.制钠砂。向烧瓶中加入 300 mL 液体 A 和 4.60 g 金属钠,加热至钠熔化后,盖紧塞子,振荡至大量微小钠珠出现。.制噻吩钠。降温至 10,加
6、入 25 mL 噻吩,反应至钠砂消失。.制噻吩乙醇钠。降温至10,加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液,反应 30 min。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1.水解。恢复室温,加入 70 mL 水,搅拌 30 min;加盐酸调 pH 至 46,继续反应 2 h,分液;用水洗涤有机相,二次分液。.分离。向有机相中加入无水 MgSO4,静置,过滤,对滤液进行蒸馏,蒸出四氢呋喃、噻吩和液体 A 后,得到产品 17.92 g。回答下列问题:(1)步骤中液体 A 可以选择_。a乙醇 b水c甲苯 d液氨(2)噻吩沸点低于吡咯(
7、)的原因是_。(3)步骤的化学方程式为_。(4)步骤中反应放热,为防止温度过高引发副反应,加入环氧乙烷溶液的方法是_。(5)步骤中用盐酸调节 pH 的目的是_。(6)下列仪器在步骤中无需使用的是_(填名称):无水 MgSO4的作用为_。(7)产品的产率为_(用 Na 计算,精确至 0.1%)。答 案 (1)c (2)吡 咯 中 含 有 NH,可 以 形 成 分 子 间 氢 键 (3)(4)将环氧乙烷溶液沿烧杯壁缓缓加入,并不断用玻璃棒搅拌(5)与水解生成的 OH反应,使水解更彻底(6)球形冷凝管和分液漏斗除去水(7)70.0%解析(1)步骤制钠砂过程中,液体 A 不能和 Na 反应,而乙醇、水
8、和液氨都能和金属 Na反应,故选 c。(5)2-噻吩乙醇钠水解生成 2-噻吩乙醇的过程中有 NaOH 生成,用盐酸调节 pH的目的是将 NaOH 中和,使平衡正向移动,增大反应物的转化率。(6)步骤中的操作有过滤、蒸馏,蒸馏的过程中需要直形冷凝管不能用球形冷凝管,无需使用的是球形冷凝管和分液漏斗。(7)步骤中向烧瓶中加入 300 mL 液体 A 和 4.60 g 金属钠,Na 的物质的量为4.60 g23 gmol10.2 mol,步骤中 Na 完全反应,根据方程式可知,理论上可以生成 0.2 mol 2-噻吩乙醇,产一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅
9、关注公众号网课来了,微信MM2026-1品的产率为17.92 g128 gmol1 0.2 mol100%70.0%。解有机物制备类实验题的思维模型分析制备流程依据有机反应特点作答(1)有机化合物易挥发,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;(2)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;(3)根据产品与杂质的性质差异,选择合适的分离、提纯方法1己二酸是一种二元弱酸,通常为白色结晶体,微溶于冷水,易溶于热水和乙醇。制备己二酸的一种反应机理
10、如下:HNO3(浓)HOOC(CH2)4COOHNO2H2O(未配平)。制备己二酸的装置如图所示(夹持、加热装置省略)。向三颈烧瓶中加入 2 mL 浓 HNO3,再缓慢滴加 1.5 g 环己醇,保持 80 持续反应 2 h。反应结束冷却至室温后,在冰水浴中继续冷却,分离出己二酸粗品。(1)图中冷凝管的名称:_,冷却水从_(填“a”或“b”)口流入。(2)为了防止污染空气,图中还缺少的装置是_。(3)将己二酸粗品提纯的方法是_,洗涤沉淀的方法为_(填字母)。A用乙醇洗涤B用乙醇的水溶液洗涤C用冰水洗涤一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,
11、微信MM2026-1(4)若制得纯己二酸的质量为 1.5 g,则己二酸的产率为_(结果保留一位小数)。(5)环己烯、环己酮也可被双氧水氧化成己二酸。所需双氧水理论用量环己烯_(填“大于”“小于”或“等于”)环己酮。答案(1)球形冷凝管a(2)尾气吸收装置(3)重结晶C(4)68.5%(5)大于解析(2)根据题目中的已知信息判断有污染性气体二氧化氮产生,故需要尾气处理。(3)因为己二酸常温下为固体,温度较低时会从溶液中析出,所以己二酸粗品提纯的方法是重结晶;己二酸在温度较低时溶解度小,为了减小洗涤时溶解损耗,洗涤沉淀的方法为冰水洗涤。(4)根据原子守恒可知理论生成己二酸的质量1.5 g100 g
12、mol1146 gmol12.19 g,所以己二酸的产率是1.5 g2.19 g100%68.5%。(5)根据环己烯、环己酮的分子式的特点与双氧水的分子式判断,生成己二酸所需双氧水的量少的是环己酮。2(2023成都校联考二模)对乙酰氨基酚(,M151 gmol1)具有解热镇痛的效果,其解热作用缓慢而持久,具有刺激性小、极少有过敏反应等优点。某化学小组在实验室进行对乙酰氨基酚的制备、物质转化流程如下(部分产物已略去):(1)步骤中,亚硝酸因不稳定易分解产生体积比为 11 的 NO 和 NO2,工业上常通入空气进行废物利用制备硝酸,请写出该反应的化学方程式:_。(2)步骤为对亚硝基苯酚的还原过程,
13、其装置如图 1 所示。该化学小组通过实验测定了不同温度下对亚硝基苯酚的还原产率,数据如下表:温度/25455565一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1还原产率/%52.664.762.558.8通过实验,步骤中最佳反应温度为_。该反应放热易导致反应速率过快,要适当控制反应速率,结合装置最有效的操作是_。步骤中主要发生的反应为实际操作中,硫化钠的实际用量比理论量高些,其目的是_。(3)步骤中须用硫酸酸化步骤反应后的混合溶液,以便析出对氨基苯酚。若加入硫酸过多、过快,可能导致发生副反应的离子方程式为_。(4)步骤为对氨
14、基苯酚的乙酰化反应,实验装置如图 2 所示。其中,冷凝管的进水口是_(填“a”或“b”);反应结束后,得到的晶体需用冰水洗涤,其目的是_。(5)该化学小组用 0.2 mol 苯酚进行实验,该实验中对乙酰氨基酚总产率为 55%,实际得到对乙酰氨基酚_g。答案(1)H2ONONO2O2=2HNO3(2)45关闭分液漏斗并停止加热提高对亚硝基苯酚的利用率(3)S2O232H=SSO2H2O(4)a洗去杂质并降低对乙酰氨基酚的损失(5)16.61解析(2)由不同温度下对亚硝基苯酚的还原产率数据可知,45 时步骤中对亚硝基苯酚还原产率最高。该反应放热易导致反应速率过快,可以通过关闭分液漏斗并停止加热的方
15、式来控制反应速率。化学反应中通常可以采取增加某种反应物的用量的措施来提高另一种一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1反应物的转化率。(3)步骤反应后的混合溶液中含有对氨基苯酚钠()、Na2S2O3,步骤中用硫酸酸化以析出对氨基苯酚,若加入硫酸过多、过快,可能导致 Na2S2O3与硫酸发生反应生成 S 和 SO2。(4)球形冷凝管进出水是下进上出,所以进水口是 a;根据流程,步骤是将对氨基苯酚()转化为对乙酰氨基酚(),反应结束后,得到的晶体用冰水洗涤的目的是洗去杂质并降低对乙酰氨基酚的损失。(5)用 0.2 mol
16、苯酚进行实验,则理论上生成 0.2 mol 对乙酰氨基酚,质量为 0.2 mol151 gmol130.2 g,已知该实验中对乙酰氨基酚总产率为 55%,则实际产量为 30.2 g55%16.61 g。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1类型类型 3以物质性质探究为主的综合实验以物质性质探究为主的综合实验(2023北京,19)资料显示,I2可以将 Cu 氧化为 Cu2。某小组同学设计实验探究 Cu 被 I2氧化的产物及铜元素的价态。已知:I2易溶于 KI 溶液,发生反应 I2II3(红棕色);I2和 I3氧化性几乎
17、相同。(1)将等体积的 KI 溶液加入到 m mol 铜粉和 n mol I2(nm)的固体混合物中,振荡。实验记录如下:c(KI)实验现象实验0.01 molL1极少量 I2溶解,溶液为淡红色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为淡红色实验0.1 molL1部分 I2溶解,溶液为红棕色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为红棕色实验4 molL1I2完全溶解,溶液为深红棕色;充分反应后,红色的铜粉完全溶解,溶液为深红棕色初始阶段,Cu 被氧化的反应速率:实验_(填“”“”或“”)实验。实验所得溶液中,被氧化的铜元素的可能存在形式有Cu(H2O)42(蓝色)或CuI2(无色
18、),进行以下实验探究:步骤 a.取实验的深红棕色溶液,加入 CCl4,多次萃取、分液。步骤 b.取分液后的无色水溶液,滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色,并逐渐变深。.步骤 a 的目的是_。.查阅资料,2Cu24I=2CuII2,Cu(NH3)2(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤 b 的溶液中发生的变化:_。结合实验,推测实验和中的白色沉淀可能是 CuI,实验中铜被氧化的化学方程式是_。分别取实验和充分反应后的固体,洗涤后得到白色沉淀,加入浓 KI 溶液,_(填实验现象),观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是_。(2)上述实验结果,I2仅将 Cu 氧化为1 价。在隔绝空气的条件下进
19、行电化学实验,证实了 I2能将 Cu 氧化为 Cu2。装置如图所示,a、b 分别是_。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1(3)运用氧化还原反应规律,分析在上述实验中 Cu 被 I2氧化的产物中价态不同的原因:_。答案(1)K,反应逆向移动,析出 CuCl 沉淀(4)Cl与 Cu结合成CuCl32,其氧化性弱于 SO2,使 Cu 能够被 SO2氧化(5)Cu2SO2CuCl解析(1)a 中溶液的棕黄色褪去,发生的反应为 SO2I22H2O=4H2ISO24。(2)b 中硫酸铁溶液为棕黄色,通入二氧化硫后 Fe3被还
20、原,溶液变成浅绿色;若发生氧化还原反应,则生成 Fe2,前两个实验结果能证明有 Fe2的存在,实验只能证明有硫酸根离子的存在,硫酸铁溶液中阴离子为硫酸根离子,无法证明硫酸根离子为氧化产物。(3)溶液中存在反应:CuCl(s)2Cl(aq)CuCl32(aq),滴入蒸馏水后离子浓度减小,使得 QK,反应逆向移动,析出 CuCl 沉淀。(4)c 和 d 的区别在于阴离子,所以从氯离子角度分析,Cl与 Cu结合成CuCl32,其氧化性弱于 SO2,使 Cu 能够被 SO2氧化。(5)氧化剂的氧化性强于氧化产物,在硫酸的作用下,c 中二氧化硫不能将 Cu2还原为 Cu或 Cu,在盐酸中氯离子与 Cu结
21、合,其氧化性强于 Cu,能够被二氧化硫氧化。2(2023成都统考二模)某化学小组制取无水三氯化铁并研究其与铜的反应,设计如图实验。.制备无水三氯化铁实验装置如图(已知无水三氯化铁易潮解,易升华)。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1(1)试剂 X 可以是_;若缺少 C 装置其后果是_(写一条)。(2)整个装置充满黄绿色气体后,才开始加热 D 装置的目的是_。(3)若实验过程中 FeCl3沉积在 D 和 E 的导管之间,导致导管内径变小,除去沉积 FeCl3的简易操作是_。.探究三氯化铁与铜反应的实验如图:(已知 C
22、uCl、CuSCN 是难溶于水的白色固体)(4)请从平衡角度说明红色褪去的可能原因:_。(5)为了进一步研究白色沉淀进行如图实验。蓝色溶液中可能含有的盐有 Cu(NO3)2、_。实验中 CuSCN 与过量稀 HNO3反应生成白色沉淀 B 的阴离子,同时生成 N2、NO 和 CO2气体。CuSCN 与 HNO3反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为_(已知 SCN中 C 为4 价)。答案(1)KMnO4D 装置中的铁粉与水蒸气反应(或无水三氯化铁潮解)(2)防止 D 装置中的铁粉与空气中的氧气和水蒸气反应(3)加热 D 与 E 之间的导管(4)存在反应:Fe33SCNFe(SCN)3,加入铜粉,C
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