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专题6 化学实验
第三单元 物质的制备
第3讲 重要的有机物的制备
一、课程标准要求
1．掌握重要有机物的实验室制法和工业制法
2．培养学生认真审题、析题、快速解题的能力；培养学生自学能力、思维能力，以及概括总结和语言表述能力。
3．培养学生科学抽象、概括整理、归纳总结、准确系统地掌握知识规律的方法。
4．激发学生学习兴趣，培养学生严谨求实、独立思考的科学态度
二、在高中化学教材体系中的地位
从课程模块层面看，从熟悉的有机化合物的制备入手，了解有机化学研究的对象、目的、内容和方法，理解到有机化学已渗透到生活的各个方面，能用所学的知识，解释和说明一些常见的生活现象和物质用途。
通过进一步学习，为学生打好最基本的知识基础、协助他们了解有机化学的概况和主要
研究方法，激发学生深入学习的兴趣。
三、思维导图
四、课时安排建议
第1课时 重要有机物的制备（1课时）
第1课时 重要有机物的制备（1课时）
一、教学流程
有机物的制备要首先掌握课本上几个演示实验和学生实验制备原理、温度控制、实验安全及产品的分离提纯；然后学会对其综合运用，注重教材实验的开发、迁移， 增强实验问题的探究与创新性。
活动一：构建知识体系
问题1：溴苯是如何制备的？
[例题1]某化学课外小组用如图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中。
(1)写出A中反应的化学方程式______________________________。
(2)观察到A中的现象是_____________________________________。
(3)实验结束时，打开A下端的活塞，让反应液流入B中，充分振荡，目的是_ ___________________________________________。
写出有关反应的化学方程式_________________________________。
(4)C中盛放CCl4的作用是_________________________________。
(5)能证明苯和液溴发生的是取代反应，而不是加成反应，可向试管D中加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生淡黄色沉淀，则能证明。另一种验证的方法是向试管D中加入____________________________，现象是_________________________________。
[答案]
(1)2Fe＋3Br2===2FeBr3，
C6H6＋Br2C6H5Br＋HBr
(2)反应液微沸，有红棕色气体充满A容器
(3)除去溶于溴苯中的溴
Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O
(4)除去溴化氢气体中的溴蒸气
(5)紫色石蕊试液　溶液变红色(其他合理答案亦可)
[归纳总结]
苯的卤代反应实验
1.实验装置
2．实验现象
(1)向三颈烧瓶中加入苯和液溴后，反应迅速进行，溶液几乎“沸腾”，一段时间后反应停止，三颈烧瓶中有红棕色气体。
(2)反应结束后，三颈烧瓶底部出现红褐色油状液体(溴苯)。
(3)锥形瓶内有白雾，向锥形瓶中加入AgNO3溶液，出现浅黄色沉淀。
(4)向三颈烧瓶中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀[Fe(OH)3]。
3．实验注意事项
(1)此处反应物为液溴(纯溴)而不是溴水。溴水与苯不能发生取代反应，二者混合后会出现分层，水在下层，溶溴的苯在上层。
(2)苯与液溴反应必须有催化剂才能进行。虽然加入铁粉，但实际起催化作用的是FeBr3：2Fe＋3Br2===2FeBr3，上述实验现象中加入NaOH，即可验证有Fe3＋的存在。
(3)直形冷凝管的作用——使苯和溴苯冷凝回流，导出HBr和少量溴蒸气。
(4)导管不可插入液面以下，以防倒吸，管口附近出现的白雾，是HBr遇水蒸气形成的。
(5)纯净的溴苯是一种无色的液体，密度比水大，难溶于水。烧瓶中生成的溴苯因溶入溴而显褐色，其提纯的方法是将溶有溴的溴苯倒入盛有NaOH溶液的烧杯中，振荡，溴苯比水重，沉在下层，用分液漏斗分离出溴苯。
[练习1] 已知苯与液溴的反应是放热反应，某校学生为探究苯与溴发生的反应，用如图装置进行实验。
根据相关知识回答下列问题：
(1)实验开始时，关闭K2，打开K1和漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始。一段时间后，在装置Ⅲ中可能观察到的现象是_________________________________。
(2)实验中能防止倒吸的装置有________(填装置序号)。
(3)反应结束后要使装置Ⅰ中的水倒吸入装置Ⅱ中。这样操作的目的是____________________，简述这一操作：____________________________________。
[答案]：
(1)小试管中有气泡，液体变橙红色；有白雾出现；广口瓶内溶液中有浅黄色沉淀生成　
(2)Ⅲ和Ⅳ　(3)除去装置Ⅱ中存有的溴化氢气体，以免HBr逸出污染空气　打开K2，关闭K1和漏斗活塞　
问题2：硝基苯是如何制备的？
[例题2]　实验室制备硝基苯的主要步骤如下：
①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合液，加入反应器中；
②向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀；
③在50～60 ℃下发生反应，直至反应结束；
④除去混合酸后，粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤；
⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。
请回答下列问题：
(1)配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合酸时，操作注意事项是_________________。
(2)步骤③中，为了使反应在50～60 ℃下进行，常用方法是__________________。
(3)步骤④中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是____________。
(4)步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是______________。
(5)纯硝基苯是无色、密度比水________(填“大”或“小”)、具有________气味的油状液体。
[答案]
(1)将浓硫酸慢慢加入浓硝酸中，并不断搅拌
(2)用水浴加热，并控制温度在50～60 ℃
(3)分液漏斗
(4)除去粗产品中混有的硝酸、硫酸、二氧化氮等
(5)大　苦杏仁
[归纳总结]
苯的硝化反应实验
1.实验步骤
(1)先将1.5 mL浓硝酸注入大试管中，再慢慢注入2 mL浓硫酸，并及时摇匀和冷却。
(2)向冷却后的酸中逐滴加入1 mL苯，充分振荡，混合均匀。
(3)将混合物在50～60 ℃的水浴中加热几分钟，实验装置如图所示。
(4)将反应后的液体倒入盛冷水的烧杯中，可以看到烧杯底部有黄色油状物生成，经过分离得到粗硝基苯。
(5)粗产品依次用蒸馏水和5% NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤，将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色油状液体，密度比水大，有毒，易溶于酒精和乙醚。
2．实验注意事项
(1)加入药品顺序不可以颠倒，因为向硝酸中加入浓硫酸相当于浓硫酸的稀释，过程是放热的。同时由于苯易挥发，故需冷却后才能加入苯。
(2)将反应容器放入水浴中，便于控制温度在50～60 ℃。因为温度在70～80 ℃时，苯将与硫酸发生磺化反应。当温度升高至100～110 ℃时则生成二取代产物(间二硝基苯)。
(3)长直导管的作用是将反应物冷凝回流。
(4)反应后的粗产品用5%的NaOH溶液洗涤，除去产品中残留的HNO3和H2SO4及NO2。
(5)浓硫酸作用为催化剂和脱水剂。
[练习2] 50～60 ℃时，苯与浓硝酸在浓硫酸催化下可制取硝基苯。下列对该实验的描述错误的是(　　)
A．最好用水浴加热，并用温度计控温
B．长玻璃管起冷凝回流作用
C．提纯硝基苯时只需直接用蒸馏水洗涤，便可洗去混在硝基苯中的杂质
D．加入过量硝酸可以提高苯的转化率
[答案] C
问题3：乙酸乙酯如何制备？
[例题3]乙酸乙酯广泛用于药物、染料、香料等工业，中学化学实验常用a装置来制备。
　
(1)实验时，通常加入过量的乙醇，原因是_____________________________________。加入数滴浓硫酸即能起催化作用，但实际用量多于此量，原因是______________；浓硫酸用量又不能过多，原因是_______________________________________________。
(2)饱和Na2CO3溶液的作用是____________、___________________、_______________。
(3)反应结束后，将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中，_______、______，然后分液。
(4)若用b装置制备乙酸乙酯，其缺点有_________________________________________、________________。由b装置制得的乙酸乙酯粗产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后，还可能含有的有机杂质是________，分离乙酸乙酯与该杂质的方法是______________。
[答案]：
(1)增大反应物浓度，使平衡向生成酯的方向移动，提高酯的产率(合理即可)　浓H2SO4能吸收生成的水，使平衡向生成酯的方向移动，提高酯的产率　浓H2SO4具有强氧化性和脱水性，会使有机物碳化，降低酯的产率
(2)中和乙酸　溶解乙醇　减少乙酸乙酯在水中的溶解
(3)振荡　静置
(4)原料损失较大　易发生副反应　乙醚　蒸馏
[归纳总结]
乙酸乙酯的制备实验操作：
在一支试管中加入3 mL乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL冰醋酸。按下图连接好装置用酒精灯小心均匀地加热试管3～5 min，产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。
[练习3] 下列实验装置图正确的是
A．制备及收集乙烯 B．石油分馏 C． 制硝基苯 D． 制乙酸乙酯
[答案] C
活动二：重难点突破
专题知识往往以新药、新材料合成为线索，将合成原理、实验操作、实验技能结合。复习时要认真阅读课文中演示实验与学生实验，对所做过的实验温故知新，对实验操作多问为什么，使知识与技能有机结合起来。
典例简析
[典型题例]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：
合成反应：
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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
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)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________(填字母，下同)。
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________。
A．圆底烧瓶 　　B．温度计 　 C．吸滤瓶 D．球形冷凝管 　　E．接收器
[审题流程]　有机物制备实验一般包括制备过程和提纯过程。本题给出了详细的实验过程，可对题干信息解读如下：
制备过程 提纯过程
①醇脱水是合成烯烃的常用方法→制备原理；②20 g环己醇→反应物用量，用于计算；③碎瓷片→防止暴沸；④冷却搅拌下，加入浓硫酸→浓硫酸溶解放热；⑤通入冷却水，产物冷却→产物呈液态，利于分离；⑥缓慢加热→反应开始；⑦馏出物的温度不超过90 ℃→产物环己烯的沸点为83 ℃，环己醇的沸点为161 ℃，可分离出环己烯 ①粗产物用5%碳酸钠溶液洗涤→除去少量的酸；②粗产物用水洗→使粗产物中的无机物进入水层；③分离→得到较纯的环己烯；④加入无水氯化钙→干燥产品(环己烯)；⑤蒸馏→得到纯净的环己烯(除去环己醇)；
[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
活动三：巩固提升
1．由2—氯丙烷为主要原料制1，2—丙二醇CH3CH(OH)CH2OH时，经过的反应为（ ）
A．加成—消去—取代 B．消去—加成—取代
C．取代—消去—加成 D．取代—加成—消去
2．由乙醇制取乙二酸乙二酯，最简便的流程途径顺序正确的是 （ ）
①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应 ⑤消去反应 ⑥酯化反应 ⑦中和反应 ⑧缩聚反应
A． ⑤②①③⑥ B． ①②③④⑤⑦
C． ⑤②①③⑧ D． ①②⑤③⑥
3．绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与反应物总质量之比。原子利用率可以达到100%的化学反应是 （ ）
A．取代反应 　 B．水解反应 　　　 C．加成反应 　D．缩聚反应
4．在一定条件下加热有机物的混合物①甲醇和乙醇的混合物与浓硫酸加热得醚；②乙二醇与乙酸酯化得酯；③氨基乙酸与氨基丙酸生成二肽；④苯酚与浓溴水反应，所生成的有机物种类由多到少的顺序是（ ）
A．③①②④　　 B．①②③④　　 C．③②④①　　 D．④③②①
5．能够鉴定氯乙烷中氯元素的存在的操作是（ ）
A．在氯乙烷中直接加入AgNO3溶液
B．在氯乙烷中加蒸馏水，然后加入AgNO3溶液
C．在氯乙烷中加入NaOH溶液，加热后酸化，然后加入AgNO3溶液
D．在氯乙烷中加入乙醇，加热后酸化，然后加入AgNO3溶液
6．已知卤代烃（R—X）在强碱的水溶液中可发生水解反应，生成相应的醇（R—OH）．若有机物可通过如下表示的方法制得： 则烃A应是（ ）
A．1-丁烯　　　 B．2-丁烯　　　 C．乙烯　　　 D．乙炔
7．乙醇酸钠(HOCH2COONa)又称羟基乙酸钠，它是一种有机原料，其相对分子质量为98。羟基乙酸钠易溶于热水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有机溶剂。实验室拟用氯乙酸(ClCH2COOH)和NaOH溶液制备少量羟基乙酸钠，此反应为剧烈的放热反应。具体实验步骤如下：
步骤1：如图所示装置的三颈烧瓶中，加入132.3 g 氯乙酸、50 mL水，搅拌。逐步加入40% NaOH溶液，在95 ℃继续搅拌反应2小时，反应过程控制 pH约为9至10之间。
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步骤2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量热水，操作1，滤液冷却至15 ℃，过滤得粗产品。
步骤3：粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，操作2，分离掉活性炭。
步骤4：将去除活性炭后的溶液加入适量乙醇中，操作3，过滤、干燥，得到羟基乙酸钠。
请回答下列问题：
(1)步骤1中，发生反应的化学方程式是______________________________________。
(2)如图所示的装置中仪器B为球形冷凝管，下列说法不正确的是________(填字母)。
A．球形冷凝管与直形冷凝管相比，冷却面积更大，效果更好
B．球形冷凝管既可以作倾斜式蒸馏装置，也可用于垂直回流装置
C．在使用冷凝管进行蒸馏操作时，一般蒸馏物的沸点越高，蒸气越不易冷凝
(3)逐步加入40% NaOH溶液的目的是_________________________________________，__________________。
(4)步骤2中，三颈烧瓶中如果忘加磁转子该如何操作：__________________________。
(5)上述步骤中，操作1、2、3的名称分别是________(填字母)。
A．过滤，过滤，冷却结晶
B．趁热过滤，过滤，蒸发结晶
C．趁热过滤，趁热过滤，冷却结晶
(6)步骤4中，得到纯净羟基乙酸钠1.1 mol，则实验产率为________%(结果保留1位小数)。
8．席夫碱在有机合成、液晶材料、植物生长调节等多个领域有重要用途。学习小组在实验室中探究由对甲基苯胺()与苯甲醛()在酸催化下制备对甲基苯胺缩苯甲醛席夫碱(，M＝195 g·mol－1)，有关信息和装置如表格和图像所示。
物质 相对分子质量 密度/(g·cm－3) 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性
对甲基苯胺 107 0.96 44 200 微溶于水，易溶于乙醇
乙醇 46 0.78 －114 78 溶于水
苯甲醛 106 1.0 －26 179 微溶于水，与乙醇互溶
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回答下列问题：
(1)实验步骤：
①按图安装好制备装置，检验装置的气密性。向A中加入6.0 g对甲基苯胺、5.0 mL苯甲醛、50 mL乙醇和适量乙酸。其中分水器可接收并分离生成的水。乙醇的作用为___________________________________________________________________________。
②控制反应温度为50 ℃，加热回流至反应结束，合适的加热方式为____________；A中主要反应的化学方程式为____________________；能说明反应结束的实验现象为________________________。
(2)纯化产品：
①按图安装好水蒸气蒸馏装置，检验装置的气密性。将A中反应后余液转移至D中，在C中加入适量水，进行蒸馏，将产品中的乙醇、对甲基苯胺和苯甲醛蒸出。玻璃管a的作用为_______________________________________________________________；仪器b的名称为________。
②蒸馏操作结束后，需先打开止水夹再停止加热的原因为_________________________。
③实验后将D中固体洗涤、干燥后，进一步通过__________(填操作名称)纯化后，得到纯品6.0 g。本实验的产品产率为________________(保留三位有效数字)。
[参考答案]
1. B 2. A 3. C 4. A 5. C 6. C
7．(1)ClCH2COOH＋2NaOHHOCH2COONa＋NaCl＋H2O　(2)BC　(3)防止升温太快　控制反应体系pH　(4)冷却后补加磁转子　(5)C　(6)78.6
解析：(2)球形冷凝管内芯管为球泡状，容易积留蒸馏液，故不适宜作倾斜式蒸馏装置，多用于垂直蒸馏装置，适用于蒸馏回流操作，故B错误；在使用冷凝管进行蒸馏操作时，一般蒸馏物的沸点越高，蒸气越易冷凝，故C错误。(5)蒸出部分水至液面有薄膜，说明有固体开始析出，加少量热水趁热过滤；粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，需要趁热过滤分离掉活性炭固体；将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中，冷却结晶，过滤，干燥，得到羟基乙酸钠。(6)132.3 g氯乙酸(ClCH2COOH)的物质的量为＝1.4 mol，根据方程式 ClCH2COOH＋2NaOHHOCH2COONa＋NaCl＋H2O可知，理论上可以生成1.4 mol羟基乙酸钠，步骤4中，得到纯净羟基乙酸钠1.1 mol，则实验产率为×100%≈78.6%。
8.(1)①作溶剂，使反应物充分混合　②水浴加热　＋＋H2O
分水器中水不再增加　(2)①平衡压强，检验固体产品是否堵塞导管　牛角管　②防止D中液体倒吸入C中　③重结晶　65.2%
解析：(1)①反应物都是有机物，加入乙醇的作用是作溶剂，使反应物充分混合。②需要准确控制反应温度为50 ℃，则应采用水浴加热的方式。
(2)①制备水蒸气的装置中压强较大，玻璃管a的作用为平衡压强，检验固体产品是否堵塞导管。②反应停止后，装置C内压强较小，若此时不打开止水夹，D中液体倒吸入C中。③晶体经重结晶后可进一步纯化；5.0 mL 苯甲醛的质量为m＝1.0×5.0 g＝5 g，由关系式可得理论上制得产品的质量为
苯甲醛　～　对甲基苯胺缩苯甲醛席夫碱
106 g 195 g
5 g m
m≈9.198 g，产率为×100%≈65.2%。
二、教学建议
1．有机化学是中学化学的重要组成部分，也是高考的必考内容，但有机物种类繁多，反应复杂，可考的知识点多，伸缩余地大。
2．从高考有机试题看，所考知识虽然来源于教材，但它不是课本知识的简单重复，而是注重对课本而又高于课本的再生性知识的考查，不仅考查了学生的基础知识，还考查了学生的各种分析问题和解决问题的能力
3．为了更有效地进行高中化学复习，教师要将课堂教学中心由“老师的复习”向“学生的学”和“对学生的评”转移，切实转变教与学的方式。让学生学会总结和归纳。
三、情境素材
1．碳链的增长
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（4）
（5）
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