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第1讲　有机化合物的结构特点与研究方法
第九章
【本章体系构建】
【课程标准】
1.认识有机化合物的分子结构决定于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布,认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象。知道红外光谱、核磁共振氢谱和X射线衍射等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。
2.认识官能团的种类(碳碳双键、碳碳三键、羟基、氨基、碳卤键、醚键、醛基、酮羰基、羧基、酯基和酰胺基),从官能团的视角认识有机化合物的分类。
强基础 增分策略
一、有机化合物的结构特点　
1.有机化合物的分类方法
(1)依据组成元素分类
根据是否只含C、H两种元素
(2)依据碳骨架分类
(3)依据官能团分类
①官能团:决定有机化合物特性的　原子或原子团　。
②有机化合物的主要类别、官能团和代表物:
2.有机化合物中的共价键　　　　　　
(1)共价键的类型 共价键中一定存在σ键,不饱和键中才存在π键
(2)共价键的极性与有机反应
由于不同的成键原子间电负性的差异,共用电子对偏向电负性　较大　的原子。偏移的程度越大,共价键极性 越强 ,在反应中越容易发生　断裂　。
乙醇中氧原子的电负性较大,导致碳氧键和氢氧键极性较强,容易发生取代反应。
乙醇与钠反应的化学方程式:　2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑　;
乙醇与氢溴酸反应的化学方程式:　CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O。
乙烯(CH2=CH2)分子中π键不稳定,容易断裂发生　加成　反应,乙烯与Br2反应的化学方程式:　CH2=CH2+Br2 → CH2BrCH2Br　。
3.有机化合物的同分异构现象
(1)同分异构体
相对分子质量相等的物质,不一定是同分异构体
化合物具有相同的　分子式　,但具有不同　结构　的现象叫同分异构现象,具有同分异构现象的化合物互为　同分异构体　。
(2)同分异构体类型
(3)有机化合物的构造异构现象
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)醛基的结构简式为“—COH”。(　×　)
(3)含有苯环的有机化合物属于芳香烃。(　×　)
(4)含有醛基的有机化合物一定属于醛类。(　×　)
(5)含有羟基的物质只有醇。(　×　)
(6)只有烃的衍生物中才含有官能团,烃中没有官能团。(　×　)
(7)相同碳原子数的饱和一元醛和饱和一元酮互为同分异构体。(　√　)
(8)同分异构体可以是同类物质,也可以是不同类别的物质。(　√　)
应用提升
二、研究有机化合物的一般方法
1.研究有机化合物的基本步骤
分离、提纯→ 确定实验式 → 确定分子式 → 确定分子结构
　↓　　　　 ↓　　　　　　↓　　　　 　↓
纯净物　 元素定量分析　测量相对分子质量　波谱分析
2.分离、提纯有机化合物的常用方法
(1)蒸馏和重结晶:
类型 适用对象 要求
蒸馏 常用于分离、提纯液态有机化合物 ①该有机化合物热稳定性较强
②该有机化合物与杂质的　沸点　相差较大
重结晶 常用于分离、提纯固体有机化合物 ①杂质在所选溶剂中 溶解度 很小或很大
②被提纯的有机化合物在此溶剂中的　溶解度　受温度影响较大
①重结晶法提纯苯甲酸的原理是什么 有哪些主要操作步骤
苯甲酸的溶解度受温度影响较大。涉及加热溶解、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
②溶解粗苯甲酸时加热的作用是什么 趁热过滤的目的是什么
加热促进苯甲酸的溶解。趁热过滤防止苯甲酸析出,减少苯甲酸的损失。
③如何检验提纯后的苯甲酸中氯化钠已被除净
取少许最后一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,无明显现象,说明洗涤干净。
(2)萃取:
类型 原理
液—液萃取 利用待分离组分在　两种互不相溶的溶剂中的溶解度　不同,将待分离组分从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程
固—液萃取 用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程
3.有机化合物分子式的确定
(1)元素分析。
(2)相对分子质量的测定——质谱法。
质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷数的比值)的最大值即为该有机化合物的相对分子质量。
4.有机化合物分子结构的鉴定
(1)化学方法:利用特征反应鉴定出　官能团　。常见官能团的检验方法如下:
官能团种类 试剂 判断依据
碳碳双键或 碳碳三键 溴的四氯化碳溶液 橙色褪去
酸性高锰酸钾溶液 紫红色褪去
碳卤键 氢氧化钠溶液、硝酸银溶液、稀硝酸 有沉淀产生
酚羟基 三氯化铁溶液 显紫色
浓溴水 有白色沉淀产生
醛基 银氨溶液 有银镜产生
新制氢氧化铜 有砖红色沉淀产生
羧基 碳酸钠溶液 有二氧化碳气体产生
碳酸氢钠溶液 石蕊溶液 溶液变红色
(2)物理方法:
①红外光谱。
分子中的化学键或官能团对红外线发生振动吸收,不同的化学键或官能团　吸收频率　不同,在红外光谱图上将处于不同的位置,从而可以获得分子中含有的化学键或官能团的信息。
②核磁共振氢谱。
③X射线衍射。
X射线是一种波长很短(约10-10 m)的电磁波,它和晶体中的原子相互作用可以产生　衍射图　。经过计算可以从中获得分子结构的有关数据,包括　键长　、　键角　等分子结构信息。将X射线衍射技术用于有机化合物(特别是复杂的生物大分子)晶体结构的测定,可以获得更为直接而详尽的结构信息。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)碳氢质量比为3∶1的有机化合物一定是CH4。(　×　)
(2)CH3CH2OH与CH3OCH3互为同分异构体,核磁共振氢谱相同。(　×　)
(3)乙醇是良好的有机溶剂,根据“相似相溶”原理用乙醇从水溶液中萃取有机化合物。(　×　)
(4)有机化合物 的核磁共振氢谱中会出现三组峰,且峰面积之比为3∶4∶1。(　×　)
(5)对有机化合物分子红外光谱图的研究有助于确定有机化合物分子中的官能团。(　√　)
增素能 精准突破
考点一
有机化合物的结构特点
考向1.有机化合物的结构与分类
典例突破 下列叙述正确的是(　　)
答案 D
针对训练
1.下列各项有机化合物的分类及所含官能团都正确的是(　　)
答案 B
解析 A分子中羟基没有直接连在苯环上,属于醇;C分子中含有酯基,属于酯类;D为甲酸与苯酚生成的酯,官能团为酯基。
2.按要求解答下列各题。
(1)化合物 是一种取代有机氯农药DDT的新型杀虫剂,
它含有的官能团为　 　(写名称),属于　 　(填“脂环”或“芳香族”)化合物。
(2) 中含氧官能团的名称是　 　。
答案 (1)(醇)羟基、醛基、碳碳双键　脂环　(2)(酚)羟基、酯基　(3)卤代烃　醛基　(4)羧基　(5)碳碳双键、酯基、酮羰基
解析 (2)—OH直接连在苯环上,为酚羟基; 为酯基。
(3)HCCl3中含有氯原子,属于卤代烃;—CHO为醛基。
(4)—NH2显碱性。
归纳总结
官能团判断易错点
(1)—OH连到苯环上,属于酚;—OH连到饱和碳原子上的为醇。
考向2.同分异构体
典例突破
(2023广西桂林模拟)有机物种类繁多,存在同分异构体是重要的原因,下列关于同分异构体数目的判断正确的是(　　)
A.用相对分子质量为43的烷基取代烷烃(C4H10)分子中的一个氢原子,所得的有机化合物有8种(不考虑立体异构)
C.已知分子式为C12H12的物质A的结构简式为 ,其苯环上的二溴
代物有9种同分异构体,A苯环上的四氯代物的同分异构体的数目也为9种
答案 C
解析 A项,相对分子质量为43的烷基有正丙基和异丙基两种,C4H10有正丁烷和异丁烷两种结构,每一种结构中都含有2种等效氢,用正丙基、异丙基分别取代烷烃C4H10分子中的一个氢原子,有8种组合方式,但(CH3)2CHCH2CH2CH2CH3重复了一次,所得的有机化合物只有7种(不考虑立体异构),错误;
针对训练
1.分子式为C4H10O的醇与分子式为C8H8O2且含苯环的羧酸在一定条件下反应生成酯的种类有(　　)
A.4种 B.8种
C.12种 D.16种
答案 D
解析 分子式为C4H10O的醇有4种;分子式为C8H8O2且含苯环的羧酸的结构有苯乙酸、邻甲基苯甲酸、对甲基苯甲酸、间甲基苯甲酸,共4种;故它们形成的酯有4×4=16种。
2.下列说法不正确的是(均不考虑立体异构)(　　)
答案 A
归纳总结
常考的官能团异构
考点二
研究有机化合物的方法
考向1.有机化合物的分离与提纯
典例突破
2-甲基-2-氯丙烷是重要的化工原料,密度比水的小,实验室中可由叔丁醇与浓盐酸反应制备,路线如下:
下列说法错误的是(　　)
A.由叔丁醇制备2-甲基-2-氯丙烷的反应类型为取代反应
B.用5%Na2CO3溶液洗涤分液时,有机相在分液漏斗的下层
C.无水CaCl2的作用是除去有机相中残存的少量水
D.蒸馏除去残余反应物叔丁醇时,产物先蒸馏出体系
答案 B
解析 对比反应物和产物的结构可得,Cl原子取代了—OH,所以反应类型为取代反应,A正确;用5%Na2CO3溶液洗涤分液时,由于有机化合物2-甲基-2-氯丙烷的密度小于水,则有机相在分液漏斗的上层,B错误;无水CaCl2是干燥剂,与水结合生成CaCl2·xH2O,其作用是除去有机相中残存的少量水,C正确;2-甲基-2-氯丙烷比叔丁醇的沸点低,所以产物先蒸馏出体系,D正确。
针对训练
1.为提纯下列物质(括号内的物质是杂质),所选用的除杂试剂和分离方法都正确的是(　　)
选项 被提纯的物质 除杂试剂 分离方法
A 甲烷(乙烯) 酸性高锰酸钾溶液 洗气
B 苯(苯酚) 氢氧化钠溶液 分液
C 乙酸乙酯(乙酸) 氢氧化钠溶液 分液
D 乙醇(水) 无水CuSO4 蒸馏
答案 B
解析 甲烷与酸性高锰酸钾溶液不反应,乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应生成二氧化碳气体,引入新的杂质,故A错误;应用饱和碳酸钠溶液与乙酸反应,且其能降低乙酸乙酯的溶解度,静置后再用分液法分离,故C错误;应加入生石灰(氧化钙),生石灰与水反应生成氢氧化钙,可增大混合物的沸点差异,再蒸馏得到乙醇,不能使用无水CuSO4,故D错误。
2.(2023广西柳州月考)实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理如下:
已知苯甲醛易被空气氧化;苯甲醇的沸点为205.3 ℃;苯甲酸的熔点为121.7 ℃,沸点为249 ℃,溶解度为0.34 g;乙醚的沸点为34.8 ℃,难溶于水。制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如下所示:
试根据上述信息,判断以下说法错误的是(　　)
A.操作Ⅰ是萃取、分液
B.乙醚溶液中所溶解的主要成分是苯甲醇
C.操作Ⅱ蒸馏所得产品甲是苯甲醇
D.操作Ⅲ过滤得到的产品乙是苯甲酸钾
答案 D
解析 由题意可知,白色糊状物含有较多的苯甲醇和苯甲酸钾,加入水和乙醚后,根据“相似相溶”原理,乙醚中溶有苯甲醇,水中溶有苯甲酸钾,两种液体可用萃取、分液法分离。溶解在乙醚中的苯甲醇沸点高于乙醚,可蒸馏分离。加入盐酸后生成的苯甲酸为微溶于水的晶体,可过滤分离。
归纳总结 常见有机化合物的分离、提纯(括号内为杂质)
混合物 试剂 分离方法 主要仪器
甲烷(乙烯) 溴水、浓硫酸 洗气 洗气瓶
苯(乙苯) 酸性高锰酸钾溶液、NaOH溶液 分液 分液漏斗
乙醇(水) CaO 蒸馏 蒸馏烧瓶
溴乙烷(乙醇) 水 分液 分液漏斗
醇(酸) NaOH溶液 蒸馏 蒸馏烧瓶
硝基苯(HNO3、H2SO4) NaOH溶液 分液 分液漏斗
苯(苯酚) NaOH溶液 分液 分液漏斗
酯(酸或醇) 饱和Na2CO3溶液 分液 分液漏斗
(Br2) NaOH溶液 分液 分液漏斗
考向2.有机化合物的分子式和结构式的确定
典例突破
有X、Y、Z三种有机化合物,按要求回答下列问题。
(1)取3.0 g有机化合物X,完全燃烧后生成3.6 g水和3.36 L CO2(标准状况),已知该有机化合物的蒸气对氢气的相对密度为30,则该有机化合物的分子式为　 　。
(2)有机化合物Y的分子式为C4H8O2,其红外光谱如图所示:
则该有机化合物可能的结构为　 　(填字母)。
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2COOCH3
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCOOH
答案 (1)C3H8O　(2)AB　(3)红外光谱法　①5　2 ②3　2
(2)A、B项都有两个不对称的—CH3,且都含有“C=O”和“C—O—C”结构,所以A、B项符合图示;C项只有一个—CH3;D项中没有“C—O—C”结构,且—CH3为对称结构。
针对训练
1. 下列化合物中,核磁共振氢谱只出现三组峰且峰面积之比为3∶2∶2的是(　　)
答案 B
2.有机物A只由C、H、O三种元素组成,常用作有机合成的中间体。测得8.4 g该有机物经燃烧生成22.0 g CO2和7.2 g水。质谱图表明其相对分子质量为84,红外光谱分析表明A中含有—OH和位于分子端的—C≡CH;其核磁共振氢谱显示有3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1。
(1)写出A的分子式:　　　　　　　　　。
(2)写出A的结构简式:　　　　　　　　。
(3)下列物质一定能与A发生反应的是　　　　　(填字母)。
a.氢溴酸 b.酸性高锰酸钾溶液
c.溴的四氯化碳溶液 d.Na
(4)有机物B是A的同分异构体,1 mol B可以与1 mol Br2加成,B分子中所有碳原子在同一平面上,核磁共振氢谱显示有3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1,则B的结构简式是　　　　　　　。
(3)A中含有—C≡C—,能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应,能与溴发生加成反应,能与氢溴酸发生加成反应;含有羟基,能与Na反应。
(4)有机物B是A的同分异构体,1 mol B可以与1 mol Br2加成,故1个该物质分子中含有1个碳碳双键,B分子中所有碳原子在同一平面上,则其余的碳原子连接在碳碳双键上,核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1,可知含有两个甲基连接在同一碳原子上,结合分子式可知,B中还含有
—CHO,故B的结构简式为 。
归纳总结 确定有机化合物分子式、结构式的流程图
明考向 真题演练
1.(2023辽宁卷)冠醚因分子结构形如皇冠而得名,某冠醚分子c可识别K+,其合成方法如下。下列说法错误的是(　　)
A.该反应为取代反应
B.a、b均可与NaOH溶液反应
C.c核磁共振氢谱有3组峰
D.c可增加KI在苯中的溶解度
答案 C
解析 从物质结构变化可知该反应为取代反应,A项正确;a结构中有酚羟基,能与NaOH发生酸碱中和反应,b分子中有碳氯键,在NaOH溶液加热条件下可发生水解反应,B项正确;根据c分子结构的对称性,可判断该分子核磁共振氢谱有4组峰,C项错误;c可识别K+,冠醚易溶于苯,所以可增大KI在苯中的溶解度,D项正确。
2.将3.00 g某有机物(仅含C、H、O元素,相对分子质量为150)样品置于燃烧器中充分燃烧,依次通过吸水剂、CO2吸收剂,燃烧产物被完全吸收。实验数据如下表。
试剂 吸水剂 CO2吸收剂
实验前质量/g 20.00 26.48
实验后质量/g 21.08 30.00
(1)燃烧产物中水的物质的量为　　　 mol。
(2)该有机物的分子式为　　　　　　　。
答案 (1)0.06　(2)C4H6O6
3.立体异构包括顺反异构、对映异构等。有机物M(2-甲基-2-丁醇)存在如图转化关系,下列说法错误的是(　　)
A.N分子不存在顺反异构
B.L的任一同分异构体最多含有1个手性碳原子
C.M的同分异构体中,能被氧化为酮的醇有4种
D.L的同分异构体中,含两种化学环境的氢原子的只有1种
答案 C
4.(2022浙江6月选考)下列说法不正确的是(　　)
A.乙醇和丙三醇互为同系物
B.35Cl和37Cl互为同位素
C.O2和O3互为同素异形体
答案 A
解析 结构相似,组成上相差1个或若干个CH2原子团的有机化合物为同系物,乙醇(CH3CH2OH)是饱和一元醇,丙三醇是饱和三元醇,两者所含官能团数目不同,不互为同系物,A错误;质子数相同、中子数不同的同种元素互为同位素,35Cl的质子数为17,中子数为18,37Cl的质子数为17,中子数为20,两者质子数相同、中子数不同,互为同位素,B正确;由同种元素组成的不同的单质互为同素异形体,O2和O3是由氧元素组成的不同的单质,两者互为同素异形体,C正确;分子式相同、结构不同的化合物互为同分异构体,丙酮和环氧丙烷的分子式相同、结构不同,两者互为同分异构体,D正确。(共110张PPT)
第2讲　烃
第九章
【课程标准】
1.以甲烷、乙烯、乙炔和苯为例认识碳原子的成键特点,认识它们的官能团;知道氧化、加成、取代、聚合等有机反应类型;知道有机化合物之间在一定条件下是可以转化的。
2.认识烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃的组成和结构特点,比较这些有机化合物的组成、结构和性质的差异,了解烃类在日常生活、有机合成和化工生产中的重要作用。
3.结合石油化工了解化学在生产中的具体应用,以煤、石油的开发利用为例,了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。
4.知道简单有机化合物的命名。
强基础 增分策略
一、烷烃、烯烃、炔烃的结构和性质
1.烷烃、烯烃、炔烃的结构特点和通式
　　　　　　烃分子中的氢原子数一定是偶数
2.烷烃、烯烃和炔烃的命名
(1)烷烃的命名。
①习惯命名法。
②系统命名法。
a.最长、最多定主链。
当有几个相同长度的不同碳链时,选择含支链最多的一个作为主链。
b.编号位要遵循“近”“简”“小”原则。
原则 解释
首先要考虑“近” 以离支链较近的一端给主链碳原子编号
同“近”考虑“简” 有两个不同的支链,且分别处于距主链两端同近的位置,则从支链较简单的一端开始编号
同“近”同“简” 考虑“小” 若有两个相同的支链,且分别处于距主链两端同近的位置,而中间还有其他支链,从主链的两个方向编号,可得到两种不同的编号序列,两序列中各支链位次之和最小者即为正确的编号
命名为　3,4-二甲基-6-乙基辛烷　。
烷烃系统命名中,不能出现“1-甲基”“2-乙基”,若出现,则属于主链选取错误。
(2)烯烃和炔烃的命名。
3.脂肪烃的结构
(1)甲烷、乙烯、乙炔的分子结构
名称 甲烷(CH4) 乙烯(C2H4) 乙炔(C2H2)
空间结构 H—C≡C—H
结构特点 　正四面体　 　平面形　 　直线形　
键角 109°28' 120° 180°
(2)烯烃的顺反异构
①定义:由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的
　排列方式　不同所产生的异构现象。
②存在条件:每个双键碳原子都连接了两个不同的原子或原子团。
4.脂肪烃的物理性质
5.脂肪烃代表物的化学性质
(1)脂肪烃的氧化反应
①燃烧:烷烃燃烧火焰较明亮;烯烃燃烧火焰明亮冒　黑烟　;炔烃燃烧很明亮冒　浓烟　。
②烯烃、炔烃与酸性KMnO4溶液反应。
(2)烷烃的取代反应
　　　　 下一上一
①取代反应:有机化合物分子里的某些原子或原子团被其他
　原子或原子团所取代　的反应。
②卤代反应。
(3)烯烃、炔烃的加成反应。　　　π键断裂——只上不下,断一加二
①加成反应:有机化合物分子中的　不饱和碳原子　与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。
②烯烃、炔烃的加成反应(写出有关反应的化学方程式)。
(4)加聚反应。 　π键打开,链节相连形成高分子化合物
①丙烯加聚反应的化学方程式:
②乙炔加聚反应的化学方程式:
(5)二烯烃的加成反应和加聚反应。
①加成反应:
6.乙炔的实验室制法
7.化石燃料的综合利用
(1)煤的综合利用
①煤的组成。
②煤的加工。
(2)石油的综合利用
①石油的成分:多种　碳氢化合物(烃)　组成的混合物。
②石油加工。
(3)天然气的综合利用
①天然气是一种清洁的化石燃料,更是一种重要的化工原料,它的主要成分是　CH4　。
②天然气与水蒸气反应制取H2的原理:　CH4+H2O CO+3H2　。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)1 mol CH4与1 mol Cl2在光照条件下反应,生成1 mol CH3Cl气体。
(　×　)
(2)甲烷与Cl2和乙烯与Br2的反应属于同一反应类型。(　×　)
(3)甲烷和乙烯可用溴的四氯化碳溶液鉴别。(　√　)
(4)正丁烷的四个碳原子在同一条直线上,丙烯的所有原子在同一平面内。
(　×　)
(5)乙烯、乙炔在一定条件下可以与H2、HCl发生加成反应。(　√　)
(6)反应CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl与反应CH2=CH2+HCl→CH3CH2Cl均为取代反应。(　×　)
(7)顺-2-丁烯和反-2-丁烯均能使溴水褪色。(　√　)
二、芳香烃、苯的同系物
1.芳香烃
2.苯的同系物的同分异构体及命名
(1)习惯命名法(以C8H10芳香烃为例)。
　　　苯环二取代物存在邻、间、对三种位置异构
(2)系统命名法(以二甲苯为例)。
将苯环上的6个碳原子编号,以某个甲基所在的碳原子的位置为1号,选取最小位次号给其他取代基编号。如邻二甲苯也可叫做　1,2-二甲苯　,间二甲苯也叫做　1,3-二甲苯　,对二甲苯也叫做　1,4-二甲苯　。
3.苯的同系物与苯的结构和性质比较
物质 苯 苯的同系物
分子式 C6H6 CnH2n-6(通式,n>6)
结构 特点 ①苯环上的碳碳键是介于　碳碳单键　和　碳碳双键　之间的一种独特的化学键 ②分子中所有原子 一定 (填“一定”或“不一定”,右同)在同一平面内 ①分子中含有一个 苯环 ;与苯环相连的是 烃 基
②与苯环直接相连的原子在苯环平面内,其他原子
不一定 在同一平面内
物质 苯 苯的同系物
相互 影响 烷基对苯环有影响,导致苯的同系物苯环上的氢原子比苯易发生 　取代　反应;苯环对烷基也有影响,导致苯环上的烷基(直接与苯环连接的碳原子上连有氢原子)能被酸性高锰酸钾溶液　氧化　
4.芳香烃的用途及对环境的影响
(1)芳香烃的用途:苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳香烃都是重要的有机化工原料,苯还是一种重要的有机溶剂。
(2)芳香烃对环境的影响:油漆、涂料、复合地板等装饰材料会挥发出苯等有毒有机化合物,秸秆、树叶等物质不完全燃烧形成的烟雾和香烟的烟雾中含有较多的芳香烃,对环境、健康产生不利影响。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,因此苯不能发生氧化反应。(　×　)
(2)苯与溴水充分振荡后,溴水褪色说明苯分子中的碳原子没有饱和。
(　×　)
(3)乙烯和甲苯都能使酸性KMnO4溶液褪色,说明两者分子中都含有碳碳双键。(　×　)
(4)某苯的同系物为C11H16,能使酸性KMnO4溶液褪色,且分子结构中只含有一个烷基,符合条件的烃有7种。(　√　)
(5)检验己烯中混有少量甲苯,先加入足量溴水,然后加入酸性高锰酸钾溶液,若溶液褪色,则证明己烯中混有甲苯。(　√　)
(6)C2H2与 的最简式相同。(　√　)
(7)乙烯、聚氯乙烯和苯分子中均含有碳碳双键。(　×　)
(8)甲烷与氯气反应生成一氯甲烷、苯与硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同。(　√　)
应用提升 (1)苯分子是平面正六边形结构,苯的邻位二元取代物无同分异构体、苯不能使Br2的CCl4溶液褪色、苯不能使酸性KMnO4溶液褪色均能证明苯分子结构中不存在单、双键交替的结构。
(2)苯的同系物属于芳香烃,但芳香烃不一定是苯的同系物,因为芳香烃的范围较广,含一个苯环、多个苯环、稠环等的烃,都属于芳香烃。
增素能 精准突破
考点一
脂肪烃的结构与性质
考向1.脂肪烃的结构与命名
典例突破
下面有关丙烷、丙烯、丙炔的说法正确的是(　　)
A.丙烷、丙烯、丙炔的空间填充模型分别为
B.相同物质的量的三种物质完全燃烧,生成的气体在标准状况下的体积比为3∶2∶1
C.丙烷、丙烯、丙炔三种物质相对密度依次增大
D.丙烷分子中碳链是锯齿形的,不是简单的直线排列
答案 D
解析 选项所给模型为球棍模型,A错误;相同物质的量的三种物质完全燃烧,生成的气体在标准状况下为CO2,三者C原子数相同,所以生成CO2体积比为1∶1∶1,B错误;丙烷、丙烯、丙炔三种物质在常温常压下均为气体,由阿伏加德罗定律得ρ= ,故T、p一定时,密度与摩尔质量M成正比,故相对密度依次降低,C错误;丙烷中的碳原子是sp3杂化,碳链空间结构是锯齿形的,D正确。
针对训练
1. 根据有机化合物的命名规则,下列命名正确的是(　　)
答案 D
解析 A项,甲基和双键位置编号错误,正确命名应该为4-甲基-2-戊烯,错误;B项,该有机化合物分子中有5个碳原子,正确命名应该为异戊烷,错误;C项,烷烃的命名中出现“2-乙基”,说明选取的主链不是最长碳链,该有机化合物正确命名应该为3-甲基己烷,错误;D项,从离三键最近的一端编号,甲基在3号碳原子上,该有机化合物命名为3-甲基-1-丁炔,正确。
2.有机物M、N、Q之间的转化关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.M的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
B.N分子中所有原子共平面
C.Q的名称为异丁烷
D.M、N、Q均能与溴水反应
答案 C
解析 依题意,M、N、Q的结构简式分别为
的一氯代物共有4种,除M外,还有3种,A项错误;N分子可以看成乙烯分子中的2个氢原子被甲基取代,乙烯分子中所有原子共平面,甲基中所有原子不可能共平面,所以N分子中所有原子不可能共平面,B项错误;Q的名称是异丁烷,C项正确;M、Q不能与溴水反应,N分子中含有碳碳双键,能与Br2发生加成反应,D项错误。
考向2.脂肪烃的性质
典例突破
有机物的结构可用键线式表示(略去结构中碳、氢原子),某烃的键线式结构如图所示,下列关于该烃的叙述正确的是(　　)
A.该烃属于不饱和烃,其分子式为C11H18
B.该烃只能发生加成反应
C.该烃与Br2按物质的量之比1∶1加成时,所得产物有5种(不考虑立体异构)
D.该烃所有碳原子可能在同一个平面内
答案 C
解析 该烃含有碳碳双键属于不饱和烃,根据键线式可知分子式为C11H16,A错误;该烃含有碳碳双键,可以发生加成反应、氧化反应、还原反应等,含有烷基,可以发生取代反应,B错误;三个双键分别与一分子溴加成可得3种产物,一分子该烃与一分子溴发生1,4加成可得两种产物,故所得产物有5
种,C正确;该分子中存在 结构,因此不可能所有碳原子共面,D错误。
针对训练
1.桥环烷烃是指共用两个或两个以上碳原子的多环烷烃,二环[1,1,0]丁烷( )是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是(　　)
A.与1,3-丁二烯互为同分异构体
B.二氯代物共有4种
C.碳碳键只有单键且彼此之间的夹角有45°和90°两种
D.每一个碳原子均处于与其直接相连的原子构成的四面体内部
答案 C
解析 由二环[1,1,0]丁烷的键线式可知其分子式为C4H6,它与1,3-丁二烯(CH2=CHCH=CH2)互为同分异构体,A项正确;二环[1,1,0]丁烷的二氯代物中,2个氯原子取代同一个碳原子上的氢原子有1种,2个氯原子取代不同碳原子上的氢原子有3种,共有4种,B项正确;二环[1,1,0]丁烷分子中,碳碳键只有单键,其余为碳氢键,键角不可能为45°或90°,C项错误;二环[1,1,0]丁烷分子中,每个碳原子均形成4个单键,类似甲烷分子中的碳原子,处于与其直接相连的原子构成的四面体内部,D项正确。
2.有8种物质:①乙烷;②乙烯;③乙炔;④苯;⑤甲苯;⑥溴乙烷;⑦聚丙烯;⑧环己烯。其中既不能使酸性KMnO4溶液褪色,也不能与溴水反应使溴水褪色的是(　　)
A.①②③⑤ B.④⑥⑦⑧
C.①④⑥⑦ D.②③⑤⑧
答案 C
解析 甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色;乙烯、乙炔、环己烯既能使酸性KMnO4溶液褪色又能与溴水反应使溴水褪色;乙烷、苯、溴乙烷、聚丙烯既不能使酸性KMnO4溶液褪色也不能与溴水反应而使溴水褪色。
归纳总结
取代反应与加成反应的对比
反应类型 取代反应 加成反应
定义 有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所取代的反应 有机物分子中的双键(或三键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应
反应类型 取代反应 加成反应
键的变化 一般是C—H、O—H或C—O键断裂,结合一个原子或原子团,另一个原子或原子团同取代下来的基团结合成另一种物质 不饱和键中的π键断裂,不饱和碳原子直接和其他原子或原子团结合
产物 两种或多种物质 一般是一种物质
考向3.烃的燃烧规律
典例突破
120 ℃时,某混合烃与过量O2在一密闭容器中完全反应,测知反应前后的压强没有变化,则该混合烃可能是(　　)
A.CH4和C2H6 B.CH4和C2H4
C.C2H4和C2H6 D.C3H4和C3H6
答案 B
针对训练
1. 两种气态烃的混合物6.72 L(标准状况),完全燃烧生成0.48 mol CO2和10.8 g H2O,则该混合烃中(　　)
A.一定不存在乙烯
B.一定不存在甲烷
C.一定存在甲烷
D.一定存在乙烯
答案 C
则1 mol 该混合物的平均分子式是C1.6H4,根据平均碳原子数推得一定有甲烷,而甲烷的氢原子数是4,混合物的平均氢原子数也是4,则另一种烃是碳原子数大于或等于2、氢原子数等于4的气态烃,即可能有C2H4或C3H4。
2.现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物:
(1)等质量的以上物质完全燃烧时,消耗O2的量最多的是　　　　　　　。
(2)相同条件下,同体积的以上三种物质完全燃烧时,消耗O2的量最多的是　　　　　　　。
(3)等质量的以上三种物质完全燃烧时,生成二氧化碳的量最多的是　　　　　,生成水的量最多的是　　　　　　　。
答案 (1)CH4　(2)C2H6　(3)C2H4　CH4
归纳总结
烃的燃烧规律
(1)烃的组成与燃烧产物的关系。
①质量相同的烃(CxHy), 越大,则生成的CO2越多;若两种烃最简式相同,则质量相同时生成的CO2和H2O的量分别相等。
②碳元素质量分数相同的有机化合物(最简式可以相同,也可以不同),只要总质量一定,以任意比例混合,完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。
③若两种不同有机化合物完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之比相同,则它们分子中碳原子和氢原子的个数比相同。
(2)烃完全燃烧耗氧量大小的比较。
①等质量的烃(CxHy)完全燃烧,耗氧量与碳元素(或氢元素)的质量分数有关,碳元素质量分数越小(或氢元素质量分数越大),耗氧量越多。
②等质量的烃,若最简式相同,则完全燃烧耗氧量相同,且燃烧产物的量均相同。推广:最简式相同的有机化合物无论以何种比例混合,只要总质量相同,完全燃烧耗氧量就不变。
③等物质的量的烃完全燃烧时,耗氧量取决于(x+ )值的大小,其值越大,耗氧量越多。
④等物质的量的不饱和烃和该烃与水加成的产物(如乙烯和乙醇)或该烃与水加成的产物的同分异构体完全燃烧,耗氧量相同。
(3)气态烃完全燃烧前后气体体积的变化。
①y>4时,ΔV>0,体积增大;
②y=4时,ΔV=0,体积不变;
③y<4时,ΔV<0,体积减小。
考点二
芳香烃的结构与性质
考向1.芳香烃的结构与性质
典例突破
(2023广西南宁月考)下列关于芳香烃的说法错误的是(　　)
答案 B
解析 菲属于稠环芳香烃,与苯的性质相似,A正确;题述物质与苯结构不相似且与苯在组成上不相差若干个CH2原子团,B错误;苯与
的最简式相同,因而等质量的两物质完全燃烧,消耗氧气的量相同,C正确;异丙苯与Cl2在光照条件下发生烷基上的取代反应,烷基有2种不同化学环境的氢原子,故生成的一氯代物有2种,D正确。
针对训练
1. 苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体,结构简式如图。关于该化合物,下列说法正确的是(　　)
A.是苯的同系物
B.分子中最多8个碳原子共平面
C.一氯代物有6种(不考虑立体异构)
D.分子中含有4个碳碳双键
答案 B
解析 苯的同系物是含有一个苯环且侧链是烷烃基的有机化合物,A项错误;苯环上6个碳原子及直接与苯环相连的2个碳原子一定共平面,与苯环直接相连的碳原子与其他的碳原子以碳碳单键相连,其他碳原子不可能与苯环共平面,B项正确;根据对称性可知,该有机化合物的一氯代物有5种,
即 ,C项错误;苯环中不含碳碳双键,该有机化合物分子中只含1个碳碳双键,D项错误。
2.(2022辽宁卷)下列关于苯乙炔( )的说法正确的是(　　)
A.不能使酸性KMnO4溶液褪色 B.分子中最多有5个原子共直线
C.能发生加成反应和取代反应 D.可溶于水
答案 C
解析 苯乙炔分子中含有碳碳三键,能使酸性KMnO4溶液褪色,A错误;如图
所示, ,苯乙炔分子中最多有6个原子共直线,B错误;苯
乙炔分子中含有苯环和碳碳三键,能发生加成反应,苯环上的氢原子能被取代,可发生取代反应,C正确;苯乙炔属于烃,难溶于水,D错误。
考向2.芳香烃的同分异构体
典例突破
(1)甲苯苯环上的一个氢原子被相对分子质量为57的烃基取代,所得产物
有　 　种。
(2)已知二氯苯有3种同分异构体,则四氯苯的同分异构体数目有　 　种。
(3)某芳香烃的分子式为C8H10,它不能使溴水褪色,但能使酸性KMnO4溶液褪色,该有机化合物苯环上的一氯代物只有一种,则该烃的结构简式是 　 。
(4)分子式满足C10H14的苯的同系物中,含有两个侧链的同分异构体有
　 　种。
(2)苯的二氯取代物与苯的四氯取代物种类数相同,均有3种。
(3)该烃不能使溴水褪色,但能使酸性KMnO4溶液褪色,只能为苯的同系物,且苯环上只有一种氢原子,该烃为对二甲苯。
(4)分子式为C10H14的芳香烃,其苯环上有两个取代基时分为两大类:第一类两个取代基中一个为甲基,另一个为—CH2CH2CH3或—CH(CH3)2,它们连接在苯环上有邻、间、对3种情况,共有6种;第二类两个取代基均为乙基,它们连接在苯环上有邻、间、对3种情况;共有9种。
针对训练
1. 有机化合物X( )是合成重要医药中间体的原料。下列关于化合物X的说法错误的是(　　)
A.分子中有7个碳原子共平面
B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.能与HBr发生加成反应
D.X的同分异构体中不存在芳香族化合物
答案 A
解析 分子中存在碳碳双键,根据乙烯分子中的6个原子共平面,可知该分子中有5个碳原子共平面,故A错误;含碳碳双键的有机物能使酸性KMnO4溶液褪色,故B正确;含碳碳双键的有机物能与HBr发生加成反应,故C正确;X中含有3个不饱和度,苯环中含有4个不饱和度,则X的同分异构体中不存在芳香族化合物,故D正确。
2. 以一个丁基(—C4H9)取代联三苯( )分子中的一个氢原子,所得的同分异构体的数目为(　　)
A.18 B.28 C.24 D.20
答案 D
归纳总结
判断芳香烃同分异构体数目的两种有效方法
(1)等效氢法。
“等效氢”就是有机化合物分子中处于相同位置的氢原子,等效氢中的任一氢原子,若被相同取代基取代,所得产物都属于同一物质;分子中完全对称的氢原子也是“等效氢”。
例如,甲苯和乙苯的苯环上的一氯代物的同分异构体分别都有三种(邻、间、对):
(2)定一(或定二)移一法。
苯环上连有两个原子或原子团时,可固定一个移动另一个,从而写出邻、间、对三种同分异构体;苯环上连有三个原子或原子团时,可先固定两个原子或原子团,得到三种结构,再逐一插入第三个原子或原子团,这样就能写全含有苯环的同分异构体。
例如,二甲苯的苯环上一氯代物的同分异构体数目的判断:
2+3+1=6,共有6种。
研专项 前沿命题
有机化合物中原子共线、共面的判断
题型 考查内容 选择题 非选择题 考查知识 判断共线、共面碳原子数目
核心素养 宏观辨识与微观探析
考向1原子共线、共面必备知识
例1.有机化合物 分子中最多有　　　个碳原子在同一平面内;最多有　　　个原子在同一条直线上;共平面的碳原子至少有　　　个。
解析 以碳碳双键为中心,根据乙烯、苯、乙炔、甲烷的结构,可以画出如图所示结构:
由于碳碳单键可以绕轴自由旋转,炔直线一定在苯平面内,苯平面和烯平面可能共面,也可能不共面。因而该有机化合物分子中的所有碳原子均可能共面,最多有11个碳原子共面,至少有6+2+1=9个碳原子在苯平面内。由于苯分子、乙烯分子的键角均为120°,炔直线与所在
苯环正六边形对角线上的碳原子共线,因而5个碳原子和炔基上的1个氢原子共线5+1=6。
答案 11　6　9
突破方法
(1)判断有机化合物分子中原子共线、共面的基准点
(2)结构不同的基团连接后原子共线、共面分析
针对训练
1.对下列有机化合物的分子结构的叙述中正确的是(　　)
A.CH3—C≡C—CH=CH2分子中最多有4个碳原子共面
答案 D
2. 下列有关说法正确的是(　　)
答案 B
解析 A项,以“ ”为中心,联想乙烯分子中的键角120°,4个碳原子不可能共线,错误;B项,单键可绕轴旋转,乙烯平面与苯平面可能共面,因而所有原子可能共面,正确;C项,分子中含有饱和碳原子,所有原子不可能共面,错误;D项,应选含支链最多的为主链,正确的名称为2,4-二甲基-3-乙基己烷, 错误。
考向2原子共线、共面解题策略
例2.下列说法正确的是　　　　。
答案 CE
突破方法
突破有机化合物分子中原子共线、共面问题的方法
(1)单键旋转思想
有机化合物分子中的单键(碳碳单键、碳氧单键等)均可绕轴旋转,但形成双键、三键的原子不能绕轴旋转,对原子的空间结构具有“定格”的作用,如
(2)定平面规律
共平面的不在同一直线上的3个原子处于另一平面时,两平面必然重叠,两平面内所有原子必定共平面。
(3)定直线规律
直线形分子中有2个原子处于某一平面内时,该分子中的所有原子也必落在此平面内。
(4)展开空间构型
其他有机化合物可看作甲烷、乙烯、苯、乙炔四种典型分子中的氢原子被其他原子或原子团代替后的产物,但这四种分子的空间结构基本不变,如
CH3CH=CH—C≡CH,可以将该分子展开为 ,此分子包
含一个乙烯型结构、一个乙炔型结构,其中①C、②C、③C、④H 4个原子一定在同一条直线上,该分子中至少有8个原子在同一平面内。
(5)注意题目要求
针对训练
3.靛蓝类色素是人类所知最古老的色素之一,广泛用于食品、医药和印染工业。靛蓝的结构简式如下图。下列关于靛蓝的说法错误的是(　　)
A.分子式是C16H10O2N2
B.分子中的所有碳原子的杂化方式相同
C.分子中所有原子处于同一平面
D.分子中有5种不同化学环境的氢原子
答案 C
解析 由靛蓝的结构简式可知其分子式为C16H10O2N2,故A项正确;分子中的所有碳原子均为sp2杂化,所以分子中的所有碳原子的杂化方式相同,故B项正确;分子中的氮原子采取sp3杂化,因此分子中所有原子不可能处于同一平面上,故C项错误;每个苯环上的4个氢原子的化学环境不同,此外还有与氮原子相连的氢原子,分子中有5种不同化学环境的氢原子,故D项正确。
4.下列分子中的所有碳原子可能处在同一平面上的是(　　)
A.①②④⑥ B.①②④⑤
C.①②③⑤ D.①②⑤⑥
答案 D
解析 有机化合物中甲烷是正四面体结构,苯环、乙烯以及甲醛为平面形结构。
明考向 真题演练
1.生活中处处有化学。下列说法错误的是(　　)
A.天然橡胶的主要成分是聚苯乙烯
B.天然气的主要成分是甲烷
C.乙烯可用作水果催熟剂
D.苯酚可用作消毒剂
答案 A
解析 天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯,A错误;天然气的主要成分是甲烷,B正确;乙烯具有植物生长调节作用,可以用作水果催熟剂,C正确;苯酚能使蛋白质变性,具有消毒、防腐作用,低浓度时可用作杀菌消毒剂,D正确。
2.(2023浙江6月选考)丙烯可发生如下转化,下列说法不正确的是(　　)
A.丙烯分子中最多7个原子共平面
B.X的结构简式为CH3CH=CHBr
C.Y与足量KOH醇溶液共热可生成丙炔
D.聚合物Z的链节为
答案 B
3.下列关于 的说法正确的是(　　)
A.分子中有3种杂化轨道类型的碳原子
B.分子中共平面的原子数目最多为14
C.分子中的苯环由单双键交替组成
D.与Cl2发生取代反应生成两种产物
答案 A
解析 根据苯分子中12个原子共平面,乙炔分子中四个原子共直线,甲烷分子中三个原子共平面,可知分子中共平面的原子数目最多为15(甲基中碳原子和其中一个氢原子可与其他原子共面),故B错误;苯环中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间独特的键,故C错误;与Cl2发生取代反应,取代甲基上的氢有一种产物,取代苯环上的氢有四种产物,因此取代反应生成产物种数不止两种,故D错误。
4.(2022全国甲卷)辅酶Q10具有预防动脉硬化的功效,其结构简式如图所示。下列有关辅酶Q10的说法正确的是(　　)
A.分子式为C60H90O4
B.分子中含有14个甲基
C.分子中的四个氧原子不在同一平面
D.可发生加成反应,不能发生取代反应
答案 B
解析 根据辅酶Q10的结构简式可知,其分子内有59个碳原子,分子式为C59H90O4,A项错误;该有机物分子中含有甲基的碳原子如图所示:
,10个重复基团的最后一个连接氢原子的
碳是甲基,故分子中含有1+1+1+10+1=14个甲基,B项正确;羰基碳采取sp2杂化,根据羰基碳原子与其相连的氧原子及另外两个原子共面和乙烯分子的平面结构可知,分子中的四个氧原子在同一平面上,C项错误;分子内含有碳碳双键,可发生加成反应,与饱和碳原子所连的氢原子在一定条件下可发生取代反应,D项错误。(共158张PPT)
第3讲　烃的衍生物
第九章
【课程标准】
1.以溴乙烷、乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、苯酚和乙酰胺为例,认识有机化合物中的官能团;结合典型实例认识官能团与性质的关系,知道氧化、加成、取代、聚合等有机反应类型。
2.认识官能团与有机化合物特征性质的关系,认识同一分子中官能团之间存在相互影响,认识一定条件下官能团可以相互转化。知道常见官能团的鉴别方法。
3.认识卤代烃、醇、酚、醛、羧酸及其衍生物的组成、性质、转化关系及其在生产、生活中的重要应用。
强基础 增分策略
一、卤代烃
1.卤代烃及其命名
(1)卤代烃。
烃分子里的氢原子被　卤素原子　取代后生成的产物。官能团为
　碳卤键　,饱和一元卤代烃的通式为　CnH2n+1X(n≥1)　。
(2)命名。 必须含连接卤素原子的最长碳链,且相关碳原子位次最小
①卤素原子所连的碳原子数最多的碳链为主链,称为“某卤代烃”;
②从距离卤素原子所连的碳原子最近的一端给主链碳原子编号;
③将卤素原子所连的碳原子位置写在“某卤代烃”之前。
2.卤代烃的物理性质
3.卤代烃水解反应和消去反应的比较
4.卤素原子的检验
5.卤代烃的获取方法
(1)取代反应
写出有关反应的化学方程式。
(2)不饱和烃的加成反应
完成有关反应的化学方程式。
①丙烯与Br2、HBr:
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)CH3CH2Cl的沸点比CH3CH3的沸点高。(　√　)
(2)溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热生成乙烯。(　√　)
(3)在溴乙烷中加入AgNO3溶液,立即产生淡黄色沉淀。(　×　)
(4)取溴乙烷的水解液,向其中加入AgNO3溶液,可观察到淡黄色沉淀。
(　×　)
(5)所有卤代烃都能够发生水解反应和消去反应。(　×　)
(6)卤代烃 发生消去反应的产物只有一种。(　×　)
二、醇　酚
1.醇、酚的定义
(1)醇是羟基与　饱和碳原子　相连的化合物,饱和链状一元醇的分子通式为　CnH2n+1OH(n≥1)　。
(2)酚是羟基与苯环　直接　相连而形成的化合物,最简单的酚为苯酚( )。
(3)醇的分类。
2.醇、酚的常见性质
(1)醇的物理性质
(2)苯酚的常见性质
3.由断键方式理解醇的化学性质
分子发生反应的部位及反应类型。
4.由基团之间的相互影响理解苯酚的化学性质
由于苯环对羟基的影响,酚羟基比醇羟基　活泼　;由于羟基对苯环的影响,使苯环在羟基的　邻、对　位上的氢原子较易被取代。
苯酚
苯酚
应用提升 (1)醇分子内脱水属于消去反应,醇分子间脱水属于取代反应。
(2)醇类和卤代烃发生消去反应的条件不同。醇消去反应的条件是浓硫酸、加热;卤代烃消去反应的条件是氢氧化钠乙醇溶液、加热。
(3)某一元醇发生消去反应生成的烯烃不一定只有一种。
(4)乙醇的催化氧化反应可理解为分两步进行:
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(4)所有的醇都能发生氧化反应和消去反应。(　×　)
(5)苯酚的水溶液呈酸性,说明酚羟基中的氢原子比水中羟基中的氢原子更活泼。(　√　)
(6)除去苯中的苯酚,加入饱和溴水再过滤。(　×　)
(7)分子式为C7H8O的芳香族有机化合物有五种同分异构体。(　√　)
三、醛　酮
1.醛类
(1)醛的定义:由烃基(或氢原子)与　醛基　相连而构成的化合物,简写为RCHO。甲醛是最简单的醛。饱和链状一元醛分子的组成通式为
　CnH2nO　(n≥1)。
(2)常见的醛——甲醛、乙醛
①甲醛、乙醛的分子组成和结构。
②甲醛、乙醛的物理性质。
名称 颜色 常态 气味 溶解性
甲醛 无色 　气　态 刺激性 气味 　易溶于　水
乙醛 　液　态 与水、乙醇等互溶
(3)醛的化学性质。
以乙醛为例完成下列反应的化学方程式。
(4)含醛基的有机化合物的特征反应及检验方法。
2.酮的结构与性质
(1)通式
(2)化学性质
①　不能　发生银镜反应,　不能　被新制Cu(OH)2氧化。
②能发生加成反应
(3)丙酮。
丙酮是最简单的酮,是无色透明的液体,沸点56.2 ℃,易挥发,可与水、乙醇等互溶,是重要的有机溶剂和化工原料。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)甲醛分子中的所有原子都在同一平面上。(　√　)
(2)醛基的结构简式可以写成—CHO,也可以写成—COH。(　×　)
(3)醛类既能被氧化为羧酸,又能被还原为醇。(　√　)
(4)能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应的物质一定是醛类物质。
(　×　)
(5)乙醛不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。(　×　)
(6)欲检验CH2=CHCHO分子中的官能团,应先检验“ ”后检验“—CHO”。(　×　)
四、羧酸　羧酸衍生物
1.羧酸
(1)定义:由烃基(或氢原子)与　羧基　相连而构成的有机化合物,可表示为R—COOH,官能团为　—COOH　,饱和链状一元羧酸的组成通式为　CnH2nO2　(n≥1)。
(2)分类:
(3)物理性质:
①乙酸的俗名是醋酸,是一种有强烈　刺激性　气味的　液　体,易溶于水和乙醇。
②甲酸是最简单的羧酸,又称　蚁酸　,是一种无色、有　刺激性　气味的液体,能与水、乙醇等互溶。
③苯甲酸属于芳香酸,是一种无色晶体,易升华,微溶于水,　易　溶于乙醇。
④乙二酸(俗称　草酸　)是最简单的二元羧酸。乙二酸是无色晶体,可溶于水和乙醇。
⑤低级饱和一元羧酸能与水互溶。随分子中碳原子数的增加,一元羧酸在水中的溶解度迅速　减小　,沸点逐渐 升高 。
(4)化学性质:
羧酸的性质取决于羧基,反应时的主要断键位置为:
。化学性质通常有(以乙酸为例):
①酸的通性。
②酯化反应。
反应时酸脱羟基、醇脱氢。如CH3COOH和 发生酯化反应的化学方程式为
③甲酸。
甲酸酯和甲酸盐均含有醛基,具有醛的性质
2.羧酸衍生物
(1)酯。
①定义:羧酸分子羧基中的—OH被—OR'取代后的产物。可简写为
RCOOR',官能团为 　。
②物理性质。
③化学性质。
(2)油脂。
①油脂是重要的营养物质,其成分主要是由　高级脂肪酸　和　甘油　形成的酯。
②结构。
组成油脂的高级脂肪酸的种类较多,如饱和的硬脂酸(C17H35COOH)、不饱和的油酸(C17H33COOH)等。通常将常温下呈液态的油脂称为　油　;呈固态的油脂称为脂肪。
③化学性质。
a.油脂的氢化(油脂的硬化):
经硬化制得的油脂叫人造脂肪,也称硬化油。
如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学方程式为
b.水解反应:
酸性条件下,硬脂酸甘油酯发生水解反应的化学方程式为
硬脂酸甘油酯在NaOH溶液中发生水解反应(即皂化反应)的化学方程式为
(3)酰胺。
①胺。
烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物叫做胺,一般可写作R—NH2。胺也可以看作是烃分子中的氢原子被　氨基　所替代得到的化合物。例
如甲胺(结构简式
②酰胺。
(4)氨、胺、酰胺和铵盐这4类物质在组成、结构、性质和用途上的比较。
物质 氨 胺 酰胺 铵盐
组成元素 N、H C、N、H C、O、N、H N、H及其他
元素
结构特点 NH3三角锥形分子 R—NH2含有氨基 含有酰胺基 含有铵根离子
化学性质 具有碱性,与酸反应生成铵盐 具有碱性,与酸反应生成盐 在酸或碱存在并加热的条件下可以发生水解反应 受热易分解,与碱共热产生氨
用途 制冷剂,生产硝酸和尿素 合成医药、农药和染料 溶剂和化工原料 生产化肥和炸药
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)羧基和酯基中的 均能与H2发生加成反应。(　×　)
(2)分子式为C4H8O2的同分异构体所属的物质类型有羧酸、酯、羟基醛等。
(　√　)
(3)氨基是碱性基团,所以酰胺和胺类物质均能够与酸反应。(　√　)
增素能 精准突破
考点一
卤代烃
考向1.卤代烃的结构与性质
典例突破
下列关于甲、乙、丙、丁四种有机化合物的说法正确的是(　　)
A.四种物质中分别加入氯水,均有红棕色液体生成
B.四种物质中加入NaOH溶液共热,冷却并静置后取上层清液,加入稀硝酸呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
C.四种物质中加入NaOH的乙醇溶液共热,冷却并静置后取上层清液,加入稀硝酸呈酸性,再滴入AgNO3溶液,均有沉淀生成
D.乙发生消去反应得到两种烯烃
答案 B
解析 这四种有机化合物均不能与氯水反应,A项不正确;B项描述的是卤代烃中卤素原子的检验方法,操作正确,B项正确;甲、丙和丁均不能发生消去反应,C项不正确;乙发生消去反应只有一种产物,D项不正确。
针对训练
1.有两种有机物
A.二者的核磁共振氢谱中均只出现2组峰,且峰面积之比为3∶2
B.二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应
C.一定条件下,二者在NaOH溶液中均可发生取代反应
D.Q的一氯代物只有1种,P的一溴代物有2种
答案 C
解析 Q中两个甲基上有6个等效氢原子,苯环上有2个等效氢原子,峰面积之比应为3∶1,A项错误;Q中苯环上的卤素原子无法发生消去反应,P中与卤素原子相连碳原子的邻位碳原子上缺少氢原子,无法发生消去反应,B项错误;在一定条件下,卤素原子均可被—OH取代,C项正确;Q中苯环上的氢原子、甲基上的氢原子均可被氯原子取代,其一氯代物有2种,D项错误。
2.(2023江苏苏州模拟)某物质 是药物的中间体。下列针对该有机物的描述中,正确的是(　　)
①能使溴的CCl4溶液褪色
②能使酸性KMnO4溶液褪色
③存在顺反异构
④在一定条件下可以聚合成
⑤在NaOH醇溶液中加热,不能发生消去反应
⑥与AgNO3溶液反应生成白色沉淀
A.①②③⑤ B.①③④⑥ C.①②④⑤ D.②③⑤⑥
答案 C
解析 该物质含有碳碳双键,可以与溴发生加成反应,①正确;该物质含有碳碳双键,能被酸性KMnO4溶液氧化,②正确;左侧双键碳原子上连有2个氢原子,该物质不存在顺反异构,③错误;该物质含有碳碳双键可以发生加聚反应,生成题中产物,④正确;氯原子所连碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,不能发生消去反应,⑤正确;该物质不能电离出Cl-,不能与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,⑥错误。
归纳总结
卤代烃消去反应的“三个规律”
(1)两类卤代烃不能发生消去反应
(2)有两种或三种邻位碳原子,且碳原子上均带有氢原子时,发生消去反应可生成不同的产物。例如:
考向2.卤代烃在有机合成中的作用
典例突破
已知:CH3—CH=CH2+HBr→CH3—CHBr—CH3(主要产物),1 mol 某烃A充分燃烧后可以得到8 mol CO2和4 mol H2O。该烃A在不同条件下能发生如图所示的一系列变化。
(1)A的分子式:　 　;A的结构简式: 　。
(2)上述反应中,①是　 　(填反应类型,下同)反应;
⑦是　 　反应。
(3)写出C、D、E、H物质的结构简式:
C 　 ;
D 　 　;
E 　 　;
H 　 　。
(4)写出D→F反应的化学方程式: 　 。
针对训练
1.(2023广西北海联考)下图为合成有机化工原料H的转化步骤,下列说法正确的是(　　)
A.H的分子式为C8H8O4
B.M为丙烯酸
C.整个过程中的反应类型只有2种
D.F→G的反应条件为氢氧化钠乙醇溶液、加热
答案 C
解析 由H的键线式可知,H的分子式为C8H6O4,A错误;G与M发生酯化反应生成H,因此M的结构简式为 ,其名称为丙炔酸,B错误;E→F为烯烃的加成反应,F→G为卤代烃的取代反应,G→H为醇与羧酸的取代(酯化)反应,C正确;F→G为卤代烃的取代反应,反应条件为氢氧化钠溶液、加热,D错误。
2. 是一种有机烯醚,可由链烃A通过下列路线制得,下列说法正确的是(　　)
A.B中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键
B.A的结构简式是CH2=CHCH2CH3
C.该有机烯醚不能发生加聚反应
D.①②③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应
答案 A
解析 由题述分析可知,A的结构简式为CH2=CHCH=CH2,B的结构简式为BrCH2CH=CHCH2Br,C的结构简式为HOCH2CH=CHCH2OH。B中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键,A正确;A的结构简式为CH2=CHCH=CH2,B错误;该有机烯醚含有碳碳双键,能发生加聚反应,C错误;由题述分析,①②③的反应类型分别为加成反应、水解(取代)反应、取代反应,D错误。
归纳总结
卤代烃在有机合成与转化中的四大作用
(1)连接烃和烃的衍生物的桥梁
烃通过与卤族元素发生取代反应或加成反应转化为卤代烃,卤代烃在碱性条件下可水解转化为醇或酚,进一步可转化为醛、酮、醚、羧酸和酯等;醇在加热条件下与氢卤酸反应转化为卤代烃,卤代烃通过消去反应可转化为烯烃或炔烃。
(4)对官能团进行保护
考点二
醇与酚
考向1.醇的结构与性质
(2023广西玉林模拟)中国科学技术大学化学系研发出的新型催化剂可实现芳
醇选择性氧化制备芳醛。其过程如图所示。
下列叙述正确的是(　　)
A.若X为甲基,则甲、乙均不能发生酯化反应
B.若X为甲基,则乙分子中所有碳原子不可能共平面
C.若X为羧基,则在催化剂作用下乙可以转化成甲
D.若X为羧基,则可以用少量金属钠区分甲、乙
答案 C
解析 若X为甲基,则甲中有羟基,可以发生酯化反应,A错误;若X为甲基,则乙分子中所有碳原子都一定共平面,B错误;若X为羧基,则在催化剂作用下,乙与H2发生加成反应可以转化成甲,C正确;若X为羧基,金属钠可以与羟基反应,也可以与羧基反应,所以不可以区分甲、乙,D错误。
针对训练
1.芳樟醇常用于合成香精,香叶醇存在于香茅油、香叶油、香草油、玫瑰油等物质中,有玫瑰花香气。它们的结构简式如下:
下列说法不正确的是(　　)
A.两种醇都能与溴水反应
B.两种醇互为同分异构体
C.两种醇在铜催化的条件下,均可被氧化为相应的醛
D.两种醇在浓硫酸存在下加热,均可与乙酸发生酯化反应
答案 C
解析 两种醇都含有碳碳双键,均能与溴水发生加成反应,A正确;两种物质的分子式相同,但结构不同,互为同分异构体,B正确;芳樟醇中与羟基连接的碳原子上没有氢原子,不能被催化氧化,香叶醇中与羟基连接的碳原子上有2个氢原子,能被催化氧化为醛,C错误;两种醇都含有羟基,能与乙酸在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应,D正确。
2.(2022河北卷,改编)茯苓新酸DM是从中药茯苓中提取的一种化学物质,
具有一定生理活性,其结构简式如图。关于该化合物,下列说法不正确的
是(　　)
A.可使酸性KMnO4溶液褪色
B.可发生取代反应、加成反应和消去反应
C.可与金属钠反应放出H2
D.分子中含有3种官能团
答案 D
解析 由题干有机物的结构简式可知,分子中含有碳碳双键和羟基,故可使酸性高锰酸钾溶液褪色,A正确;由题干有机物的结构简式可知,分子中含有碳碳双键,故可发生加成反应,含有羧基和羟基,故能发生酯化反应,酯化反应属于取代反应,与—OH直接相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,故能发生消去反应,B正确;由题干有机物的结构简式可知,分子中含有羧基和羟基,故能与金属钠反应放出H2,C正确;由题干有机物的结构简式可知,分子中含有碳碳双键、羧基、羟基和酯基4种官能团,D错误。
归纳总结
醇的两大反应规律
(1)醇的消去反应规律
醇分子中,连有羟基(—OH)的碳原子必须有相邻的碳原子,并且相邻的碳原子上必须连有氢原子时,才可发生消去反应,生成不饱和键。表示为
(2)醇的催化氧化规律
醇的催化氧化产物的生成情况与羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关(—R为烃基)。
考向2.酚的结构与性质
典例突破
(2022湖北卷)莲藕含多酚类物质,其典型结构简式如图所示。下列有关该类物质的说法错误的是(　　)
A.不能与溴水反应
B.可用作抗氧化剂
C.有特征红外吸收峰
D.能与Fe3+发生显色反应
答案 A
解析 苯酚可以与溴水发生取代反应,取代位置在酚羟基的邻、对位,同理该物质也能与溴水发生取代反应,A错误;该物质含有酚羟基,酚羟基容易被氧化,故可以用作抗氧化剂,B正确;该物质红外光谱能看到有O—H等的特征红外吸收峰,C正确;该物质含有酚羟基,能与铁离子发生显色反应,D正确。
针对训练
1.(2023浙江1月选考)七叶亭是一种植物抗菌素,适用于细菌性痢疾,其结构如图,下列说法正确的是(　　)
A.分子中存在2种官能团
B.分子中所有碳原子共平面
C.1 mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗2 mol Br2
D.1 mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3 mol NaOH
答案 B
解析 根据结构简式可知分子中含有酚羟基、酯基和碳碳双键,共三种官能团,A错误;分子中苯环确定一个平面,碳碳双键确定一个平面,且两个平面重合,故所有碳原子共平面,B正确;分子中的酚羟基含有两个邻位H可以与单质溴发生取代反应,另外碳碳双键能与单质溴发生加成反应,所以最多可消耗3 mol单质溴,C错误;分子中含有2个酚羟基,含有1个酯基,酯基水解后生成1个酚羟基,所以最多消耗4 mol NaOH,D错误。
2.(2022山东卷)γ-崖柏素具有天然活性,有酚的通性,结构如图。关于γ-崖柏素的说法错误的是(　　)
A.可与溴水发生取代反应
B.可与NaHCO3溶液反应
C.分子中的碳原子不可能全部共平面
D.与足量H2加成后,产物分子中含手性碳原子
γ-崖柏素
答案 B
解析 本题考查学生模型认知和类比推理的能力,知识点包括酚的化学性质,分子共平面问题,手性碳原子的认识。酚可与溴水发生取代反应,γ-崖柏素有酚的通性,且γ-崖柏素的环上有可以被取代的氢原子,故γ-崖柏素可与溴水发生取代反应,A项正确;酚羟基不与NaHCO3溶液反应,γ-崖柏素分子中也没有可与NaHCO3溶液反应的其他种类的官能团,故其不可与NaHCO3溶液反应,B项错误;γ-崖柏素分子中有一个异丙基,异丙基中间的碳原子和与其相连的3个碳原子一定不共面,故其分子中的碳原子不可能全部共平
面,C项正确;γ-崖柏素与足量H2加成后转化为 ,产物分
子中含有两个手性碳原子(分别与羟基相连的两个C原子),D项正确。
归纳总结
脂肪醇、芳香醇、酚类物质性质的比较
物质类别 脂肪醇 芳香醇 酚
羟基H原子的 活泼性 酚羟基>醇羟基 特性 红热铜丝多次插入乙醇中有刺激性气味,生成的新物质为乙醛 使FeCl3溶液显紫色;与浓溴水反应生成白色沉淀
考点三
醛和酮
考向1.醛、酮的结构与性质
典例突破
香茅醛(结构如图)可作为合成青蒿素的中间体,关于香茅醛的下列说法错误的是(　　)
A.分子式为C10H18O
B.分子中所有碳原子可能处于同一平面
C.能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色
D.1 mol 该物质最多与2 mol H2发生加成反应
答案 B
解析 根据香茅醛的结构,可知香茅醛的分子式为C10H18O,A正确;香茅醛分
子( )中标星碳原子与它所连的3个碳原子呈三角锥形结构,
所有碳原子不可能处于同一平面,B错误;香茅醛分子中含有碳碳双键和醛基,能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色,C正确;1 mol 该物质含有1 mol 碳碳双键和1 mol醛基,因此最多可与2 mol H2发生加成反应,D正确。
针对训练
1.(2023湖北卷)下列事实不涉及烯醇式与酮式互变异构原理的是(　　)
答案 B
2.(2022湖北卷)同位素示踪是研究反应机理的重要手段之一。已知醛与H2O在酸催化下存在如下平衡:RCHO+H2O RCH(OH)2。据此推测,对羟基苯甲醛与10倍量的 在少量酸催化下反应,达到平衡后,下列化合物中含量最高的是(　　)
答案 D
考向2.官能团的检验
典例突破
有机化合物A是合成二氢荆芥内酯的重要原料,其结构简式为 ,下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是(　　)
A.先加酸性高锰酸钾溶液,后加银氨溶液,微热
B.先加溴水,后加酸性高锰酸钾溶液
C.先加银氨溶液,微热,再加入溴水
D.先加入新制氢氧化铜,加热至沸,酸化后再加溴水
答案 D
解析 A中先加酸性高锰酸钾溶液,醛基和碳碳双键均被氧化,B中先加溴水,醛基被氧化、碳碳双键发生加成反应,A、B错误;C中若先加银氨溶液,可检验醛基,但考虑到银氨溶液显碱性,若不酸化直接加溴水,则无法确定A中是否含有碳碳双键,C错误;D正确。
针对训练
1.某甲酸溶液中可能含有少量甲醛,用下列方法可以证明的是(　　)
A.加入新制的Cu(OH)2加热,有红色沉淀产生,则含甲醛
B.能发生银镜反应,则含甲醛
C.先将试液充分进行酯化反应,收集生成物进行银镜反应,若有银镜产生,则含甲醛
D.将该溶液与足量NaOH溶液混合后蒸馏,若其蒸馏产物可发生银镜反应,则含甲醛
答案 D
解析 甲酸和甲醛中都含有醛基,直接加入新制氢氧化铜或银氨溶液不能检验含有甲醛,A、B项错误;若试液先发生酯化反应,生成的甲酸某酯中仍含醛基,且酯化反应为可逆反应,加入新制氢氧化铜或银氨溶液不能检验含有甲醛,C项错误;先加入足量NaOH溶液,甲酸与氢氧化钠溶液反应生成难挥发的甲酸钠,然后蒸馏,可得到甲醛,再用银氨溶液或新制氢氧化铜检验,D项正确。
2. 下列操作能达到相应实验目的的是(　　)
选项 实验目的 操作
A 检验绿茶中是否含有酚类物质 向茶水中滴加FeCl3溶液
B 测定“84”消毒液的pH 用洁净的玻璃棒蘸取少许“84”消毒液滴在pH试纸上
C 除去苯中混有的少量苯酚 向苯和苯酚的混合物中滴加溴水,过滤后分液
D 实验室制备乙酸乙酯 向试管中依次加入浓硫酸、乙醇、乙酸和碎瓷片,加热
答案 A
解析 检验绿茶中是否含有酚类物质,向茶水中滴加FeCl3溶液,变紫色,则含有酚类物质,故A正确,符合题意;不能用pH试纸测定“84”消毒液的pH,因为“84”消毒液有漂白性,故B错误;除去苯中混有的少量苯酚,滴加溴水,苯酚与溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚,与苯互溶,不能用过滤、分液的方法分离,故C错误;实验室制备乙酸乙酯,向试管中依次加入乙醇、浓硫酸、乙酸和碎瓷片,加热,故D错误。
归纳总结
醛基与碳碳双键同时存在的有机化合物的官能团检验方法
考点四
羧酸及其衍生物
考向1.羧酸
典例突破
(2023山东卷)抗生素克拉维酸的结构简式如图所示,下列关于克拉维酸的说法错误的是(　　)
A.存在顺反异构
B.含有5种官能团
C.可形成分子内氢键和分子间氢键
D.1 mol该物质最多可与1 mol NaOH反应
答案 D
解析 该有机物分子中碳碳双键的两个碳原子上分别连有两个不同的原子或原子团,存在顺反异构,A项正确;该有机物分子中含有酰胺基、羧基、羟基、碳碳双键、醚键5种官能团,B项正确;该有机物分子中含有羟基和羧基,因此可以形成分子内氢键和分子间氢键,C项正确;因为该有机物分子中含有的羧基和酰胺基均能与NaOH发生反应,所以1 mol该物质最多可与2 mol NaOH反应,D项错误。
针对训练
A.与稀硫酸共热后,加入足量的NaOH溶液
B.与足量的NaOH溶液共热后,再通入足量CO2
C.与稀硫酸共热后,加入足量的NaHCO3溶液
D.与足量的NaOH溶液共热后,再加入适量的H2SO4溶液
答案 B
2.一种活性物质的结构简式为 ,下列有关该物质的叙述正确的是(　　)
A.能发生取代反应,不能发生加成反应
B.既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物
C.与 互为同分异构体
D.1 mol该物质与碳酸钠反应得44 g CO2
答案 C
解析 根据题给活性物质的结构简式,可知其分子中含有碳碳双键、(醇)羟基和羧基,故该物质可以发生加成反应和取代反应,A项错误;题给活性物质的分子结构与乙醇、乙酸不相似,组成上也不是相差若干个CH2原子团,故该物质与乙醇、乙酸均不互为同系物,B项错误;题干给出的活性物质与C项中给出的物质分子式相同(均为C10H18O3)而结构不同,两者互为同分异构体,C项正确;题给活性物质分子中,能与碳酸钠反应的官能团只有羧基, 1 mol该活性物质与碳酸钠反应只能生成22 g CO2,D项错误。
归纳总结
羟基氢原子活泼性的比较
含羟基的物质 醇 水 酚 低级羧酸
羟基上氢原子的活泼性 在水溶液中电离程度 极难电离 难电离 微弱电离 部分电离
酸碱性 中性 中性 很弱的酸性 酸性
与Na反应 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2 反应放出H2
与NaOH反应 不反应 不反应 反应 反应
与NaHCO3反应 不反应 水解 不反应 反应放出CO2
与Na2CO3反应 不反应 水解 反应生成NaHCO3 反应放出CO2
考向2.酯和油脂
典例突破
中药透骨草中一种抗氧化性活性成分结构如下。下列说法正确的是(　　)
A.在一定条件下能发生氧化反应、取代反应和消去反应
B.苯环上的一溴代物共5种
C.1 mol 该化合物最多与4 mol NaOH反应
D.该分子中最多有7个碳原子共面
答案 B
解析 该有机化合物不能发生消去反应,A错误;该有机化合物中左边苯环上的一溴代物有3种,右边苯环上的一溴代物有2种,共5种,B正确;该有机化合物与NaOH反应时,2个酚羟基消耗2个NaOH,与苯环直接相连的酯基消耗2个NaOH,与甲基直接相连的酯基消耗1个NaOH,则1 mol该化合物共消耗5 mol NaOH,C错误;苯环是平面形结构,碳碳双键也是平面形结构,因为单键可以旋转,故该有机化合物处于同一个平面的碳原子至少有7个,D错误。
针对训练
1. 下列关于油脂的叙述正确的是(　　)
A.各种油脂水解后的产物中都有甘油
B.不含其他杂质的天然油脂属于纯净物
C.油脂都不能使溴水褪色
D.油脂的烃基部分饱和程度越大,熔点越低
答案 A
解析 天然油脂都是混合物,B错误;有些油脂含有碳碳双键,可以使溴水褪色,C错误;油脂的烃基部分饱和程度越大,熔点越高,D错误。
2. 化合物X是一种抗风湿药的合成中间体,其结构简式如图所示。下列有关化合物X的说法正确的是(　　)
A.X易溶于水
B.X的分子式为C18H20O3
C.每个X分子中最多有8个碳原子处于同一平面
D.X与溴水发生加成反应,产物分子中含3个手性碳原子
答案 D
解析 分子中含有苯环、酯基等憎水基,故难溶于水,A项错误;根据化合物X的结构简式可以写出其分子式为C18H22O3,B项错误;碳碳双键平面可以与苯环平面重合,故最多可以共平面的碳原子多于8个,C项错误;X与溴水加成后,生成的有机化
合物分子
考向3.胺与酰胺
典例突破
(2023北京卷)化合物K与L反应可合成药物中间体M,转化关系如下。
已知L能发生银镜反应,下列说法正确
的是(　　)
A.K的核磁共振氢谱有两组峰
B.L是乙醛
C.M完全水解可得到K和L
D.反应物K与L的化学计量数之比是1∶1
答案 D
解析 K分子结构对称,分子中共有3种不同化学环境的氢原子,核磁共振氢谱有3组峰,A错误;根据原子守恒可知,1个K与1个L反应生成1个M和2个H2O,L应为乙二醛,B错误;M完全水解时,酰胺基中C—N断裂,得不到K和L,C错误;由上分析可知,反应物K和L的化学计量数之比为1∶1,D项正确。
针对训练
1. 下列有关辣椒素(如图)的说法错误的是(　　)
A.分子中含有18个碳原子
B.分子中苯环上的一溴代物有3种
C.能使溴水褪色
D.分子中含有3种官能团
答案 D
解析 由结构简式知,分子中含有18个碳原子,A正确;分子中苯环上有3种不同化学环境的氢原子,故苯环上的一溴代物有3种,B正确;分子内含碳碳双键和酚羟基,能使溴水褪色,C正确;分子中含有碳碳双键、酰胺基、醚键和(酚)羟基4种官能团,D错误。
2.(2022北京卷)高分子Y是一种人工合成的多肽,其合成路线如下。
下列说法不正确的是(　　)
A.分子F中含有2个酰胺基 B.高分子Y水解可得到E和G
C.高分子X中存在氢键 D.高分子Y的合成过程中进行了官能团的保护
答案 B
解析 由结构简式可知,分子F中含有2个酰胺基,故A正确;由结构简式可知,高分
子Y一定条件下发生水解反应生成 和 ,
故B错误;由结构简式可知,高分子X中含有的酰胺基能形成氢键,故C正确;由结构简式可知,E分子和高分子Y中都含有氨基,而F分子和高分子X中不含氨基,则高分子Y的合成过程中进行了官能团氨基的保护,故D正确。
研专项 前沿命题
同分异构体的种类判断及书写
题型 考查内容 选择题 非选择题 考查知识 同分异构体概念、书写
核心素养 宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知
考向1同分异构体数目判断
例1.分子式为C4H8BrCl的有机化合物共有(不含立体异构)(　　)
A.8种 B.10种
C.12种 D.14种
思路指导
烃二元取代物同分异构体数目的判断。
第一步:写出丁烷碳架异构。
答案 C
突破方法
同分异构体数目的判断方法
常用方法 思路
基团连 接法 将有机化合物看作由基团连接而成,由基团的异构体数目可推断有机化合物同分异构体数目。其中,丙基(—C3H7)有2种结构,丁基(—C4H9)有4种结构,戊基(—C5H11)有8种结构。如C4H9Cl有4种同分异构体
换位思 考法 将有机化合物分子中的不同原子或基团进行换位思考。如乙烷分子中共有6个H原子,若有一个氢原子被Cl原子取代,所得一氯乙烷只有一种结构,那么五氯乙烷也只有一种结构
常用方法 思路
等效 氢法 分子中等效氢原子有如下情况:分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效;同一个碳原子上所连接的甲基中的氢原子等效;分子中处于对称位置上的氢原子等效
定一移 一法 分析二元取代产物的方法。如分析C3H6Cl2的同分异构体数目,可先固定其中一个氯原子的位置,然后移动另一个氯原子
组合法
确定酯的同分异构体的方法。饱和一元酯 ,若R1有m种,R2有n种,共有m×n种。如丁酸戊酯的结构有2×8=16(种)
针对训练
1.分子式为C4H2Cl8的同分异构体共有(不考虑立体异构)(　　)
A.10种 B.9种
C.8种 D.7种
答案 B
解析 分子式为C4H2Cl8的有机化合物可以看作C4Cl10中的两个Cl原子被两个H原子取代,其同分异构体数目等于C4H10中两个H原子被两个Cl原子取代的同分异构体的数目。C4H10结构中,属于直链正丁烷的结构中,两个Cl原子有6种位置;属于支链异丁烷结构中,两个Cl原子有3种位置,因此该分子的同分异构体共有9种,因此B正确。
2.分子式为C9H10O2的有机化合物,其分子结构中含有苯环且可以与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的同分异构体有(不考虑立体异构)(　　)
A.12种 B.13种
C.14种 D.15种
答案 C
解析 该有机化合物能与NaHCO3发生反应产生气体,说明含有羧基—COOH;该有机化合物分子式为C9H10O2且含有苯环。当取代基为—CH2CH2COOH时,有1种。取代基为 时,有1种。取代基为—
CH2COOH和—CH3时,有邻、间、对3种。取代基为—COOH、—CH2CH3时,有邻、间、对3种。取代基为—COOH、—CH3、—CH3时,两个甲基邻位,有2种;两个甲基间位,有3种;两个甲基对位,有1种。因此符合条件的共有14种,C项正确。
考向2限定条件下同分异构体的书写
例题2.有机化合物A( )的同分异构体中能发生
银镜反应,且分子中含有两个苯环,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应的结构有　　　种,其中核磁共振氢谱有6组峰的同分异构体的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　。
思路指导第一步:分析已知有机化合物的结构,明确其分子组成
第三步:依据限定条件,组装符合条件的有机化合物。
突破方法
1.同分异构体的常见类型与思维流程
(1)常见类型
碳架异构→位置异构→官能团异构。
(2)思维流程
①明确书写什么物质的同分异构体,该物质的组成情况怎样。(题目直接给出或联系上下文推出)
②从有机化合物性质联想官能团或结构特征。
官能团异构:a.羧基、酯基和羟基醛;b.醛与酮、烯醇;c.芳香醇与酚、醚;d.氨基酸和硝基化合物等。
③结合结构限定条件考虑官能团的位置异构(苯环上位置异构、碳架异构等)。
2.限定类型
(1)结构限定
条件 结构特点
分子中含有几种不同化学环境的氢原子(或核磁共振氢谱中有几组峰,峰面积比值等) 确定官能团的位置和数目(氢原子种类越少,则结构越对称)
(2)性质限定
3.限定条件下同分异构体的书写方法
针对训练
3.(1)(2022辽宁卷,节选)化合物Ⅰ(分子式为C10H14O)的同分异构体满足以下条件的有　　　　　种(不考虑立体异构);
ⅰ.含苯环且苯环上只有一个取代基
ⅱ.红外光谱无醚键吸收峰
其中,苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为6∶2∶1的结构简式为　 (任写一种)。
(3) 符合下列条件的A(结构简式为 )的同分异构体有　 　种。
①含有酚羟基　
②不能发生银镜反应　
③含有四种化学环境的氢原子
(4) 化合物Ⅵ(结构简式为 )的芳香族同分异构体中,同时满足如
下条件的有　 　种,写出其中任意一种的结构简式: 　。
条件:①能与NaHCO3反应;②最多能与2倍物质的量的NaOH反应;③能与3倍物质的量的Na发生放出H2的反应;④核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子;⑤不含手性碳原子(手性碳原子指连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子)。
(5) 化合物B(结构简式为 )的同分异构体中能同时满足下列条件的有　 　(填大写字母)。
a.含苯环的醛、酮
b.不含过氧键(—O—O—)
c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积之比为3∶2∶2∶1
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
解析 (1)化合物Ⅰ的分子式为C10H14O,计算可得不饱和度为4,根据题目所给信息,化合物Ⅰ的同分异构体分子中含有苯环(已占据4个不饱和度),则其余碳原子均为饱和碳原子;又由红外光谱无醚键吸收峰,可得苯环上的取代基中含1个羟基;再由分子中苯环上只有1个取代基,可知该有机物的碳链结构有如下四种:
(2)F的同分异构体中,含有苯环、—NH2、醛基,可能的结构:如果苯环上含有两个取代基,一个为—CH2CHO,一个为—NH2,环上有邻、间、对三种结构;若苯环上有两个取代基,一个为—CHO,一个为—CH2NH2,环上有邻、间、对三种结构;若苯环上有一个—CH3、一个—CHO、一个—NH2,环上共有10种结构,所以共有16种;其中核磁共振氢谱峰面积之比为
2∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为:
(4)化合物Ⅵ的分子式为C10H12O4,能与NaHCO3反应说明含有羧基;能与NaOH反应说明含有酚羟基或羧基或酯基,最多能与2倍物质的量的NaOH反应,说明除一个羧基外还可能含有酚羟基、羧基、酯基中的一个;能与Na反应的官能团为醇羟基、酚羟基、羧基,能与3倍物质的量的Na发生放出H2的反应,结合Ⅵ的分子式和对条件①②的分析,该分子含有羧基、酚羟基和醇羟基;核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子,说明含有两个甲基取代基,并且高度对称,据此可知共有三个取代基,分别
是—OH、—COOH和 ,则有10种同分异构体。
明考向 真题演练
1.(2023全国甲卷)藿香蓟具有清热解毒功效,其有效成分结构如下。下列有关该物质的说法错误的是(　　)
A.可以发生水解反应
B.所有碳原子处于同一平面
C.含有2种含氧官能团
D.能与溴水发生加成反应
答案 B
解析 藿香蓟含有酯基、醚键、碳碳双键3种官能团,故可以发生水解反应,能与溴水发生加成反应,A、C、D项正确;藿香蓟含氧六元环上有一个饱和碳原子(见下图中“*”标记),故所有碳原子不可能共平面,B项错误。
2.(2023广东卷)2022年诺贝尔化学奖授予研究“点击化学”的科学家。如图所示化合物是“点击化学”研究中的常用分子。关于该化合物说法不正确的是(　　)
A.能发生加成反应
B.最多能与等物质的量的NaOH反应
C.能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色
D.能与氨基酸和蛋白质中的氨基反应
答案 B
解析 该化合物含有苯环和碳碳三键,能与氢气发生加成反应,A正确;该物
质含有羧基和 ,因此1 mol该物质最多能与2 mol NaOH反应,B错误;该物质含有碳碳三键,因此能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,C正确;该物质含有羧基,因此能与氨基酸和蛋白质中的氨基反应,D正确。
3.(2023湖北卷)湖北蕲春李时珍的《本草纲目》记载的中药丹参,其水溶性有效成分之一的结构简式如图。下列说法正确的是(　　)
A.该物质属于芳香烃
B.可发生取代反应和氧化反应
C.分子中有5个手性碳原子
D.1 mol该物质最多消耗9 mol NaOH
答案 B
解析 该有机物由C、H、O三种元素组成,不属于芳香烃,A错误;苯环上的氢原子、羧基和酯基等均能发生取代反应,酚羟基和碳碳双键均能发生氧化反应,B正确;该分子中有4个手性碳原子,C错误;该分子中有7个—OH(酚羟基)、2个—COOH、2个酯基,均能与NaOH反应,1 mol该物质最多消耗
11 mol NaOH,D错误。
4.(2023山东卷)有机物X→Y的异构化反应如图所示,下列说法错误的是(　)
A.依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团
B.除氢原子外,X中其他原子可能共平面
C.含醛基和碳碳双键且有手性碳原子的Y的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
答案 C
5.(2023辽宁卷)在光照下,螺吡喃发生开、闭环转换而变色,过程如下。下列关于开、闭环螺吡喃说法正确的是(　　)
A.均有手性
B.互为同分异构体
C.N原子杂化方式相同
D.闭环螺吡喃亲水性更好
答案 B
解析 闭环螺吡喃中有一个手性碳原子,而开环螺吡喃中无手性碳原子,A项错误;螺吡喃开、闭环转换过程中无原子数目的变化,但结构不同,互为同分异构体,B项正确;闭环螺吡喃中N原子为sp3杂化,而开环螺吡喃中N原子为sp2杂化,C项错误;开环螺吡喃存在带阴、阳离子的基团,故开环螺吡喃亲水性更好,D项错误。(共190张PPT)
第4讲　生物大分子　合成高分子
第九章
【课程标准】
1.结合实例认识高分子、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活中的重要作用。
2.认识糖类和蛋白质的组成和性质特点。了解淀粉和纤维素及其与葡萄糖的关系,了解葡萄糖的结构特点,主要性质与应用。知道糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。认识氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质,知道氨基酸和蛋白质的关系,了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识人工合成多肽、蛋白质、核酸的意义,体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。
3.了解加聚反应和缩聚反应的特点;认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点,了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域的应用。
4.能对单体和高分子进行相关推断,能分析高分子的合成路线,能写出典型的加聚反应和缩聚反应的化学方程式。
强基础 增分策略
一、生物大分子
1.糖类
(1)糖类的定义和分类。
①定义:从分子结构上看,糖类可定义为　多羟基醛　、多羟基酮和它们的脱水缩合物。
②组成:含　碳、氢、氧　三种元素。大多数糖类化合物符合通式Cm(H2O)n,所以糖类也叫碳水化合物。
糖类不一定都符合该通式,如脱氧核糖(C5H10O4),符合该通式的不一定是糖,如乙酸(C2H4O2)。
③分类:
(2)单糖——葡萄糖、果糖、核糖与脱氧核糖
①组成和分子结构。
名称 分子式 结构简式 官能团
葡萄糖 C6H12O6 　CH2OH(CHOH)4CHO　 —OH、—CHO
果糖 C6H12O6 CH2OH(CHOH)3COCH2OH
、—OH
核糖 C5H10O5 CH2OH(CHOH)3CHO —OH、—CHO
脱氧核糖 C5H10O4 CH2OH(CHOH)2CH2CHO —OH、—CHO
②葡萄糖的化学性质。
(3)二糖——蔗糖和麦芽糖
比较项目 蔗糖 麦芽糖
相同点 分子式 均为　C12H22O11　 化学性质 都能发生　水解反应　 不同点 是否含醛基 　不含有　 　含有　
能否发生银镜反应 　不能　 　能　
水解产物 葡萄糖和果糖 　葡萄糖　
(4)多糖——淀粉与纤维素
①相似点。
a.都属于高分子化合物,属于多糖,分子式都可表示为　(C6H10O5)n　;
b.都能发生水解反应,如淀粉水解的化学方程式为
c.都不能发生银镜反应。
②不同点。
a.结构不同;通式中n值不同;
b.淀粉遇碘显　蓝色　。
2.氨基酸、蛋白质
(1)氨基酸的结构与性质
①定义
羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代后的产物。α-氨基酸的通式为
,官能团为　—NH2　和　—COOH　。

有的氨基酸会有两个羧基或氨基,还可能含有巯基(—SH)等官能团
②氨基酸的性质
a.两性:
甘氨酸与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式分别为
　HOOC—CH2—NH2+HCl → HOOC—CH2—NH3Cl　,
　H2N—CH2—COOH+NaOH → H2N—CH2—COONa+H2O　。
b.成肽反应:
两个氨基酸分子(可以相同,也可以不同)在一定条件下,通过氨基与羧基间缩合脱去水,形成含肽键的化合物,发生成肽反应。两分子氨基酸脱水形成二肽,如:
(2)蛋白质的组成、结构与性质
①组成与结构:
a.蛋白质主要含有C、H、O、N、S等元素。
b.蛋白质是由多种氨基酸通过　肽键　等相互连接形成的一类生物大
分子。
②性质:
a.蛋白质盐析后仍然具有生物活性;蛋白质变性失去生物活性可应用于杀菌消毒。
b.蛋白质燃烧产生SO2等刺激性气体。
3.核酸
(1)核酸的形成
(2)核糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)比较
物质 核糖核酸(RNA) 脱氧核糖核酸(DNA)
元素组成 　C、H、O、N、P　 基本组成单位 核糖核苷酸(4种) 脱氧核糖核苷酸(4种)
化学 组成 戊糖 　核糖　 　脱氧核糖　
碱基 　U(尿嘧啶)　 　T(胸腺嘧啶)　
A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶) 磷酸 相同 一般结构 由一条　核糖核苷酸　链构成 由两条　脱氧核糖核苷酸　链构成
分布 主要在　细胞质　中 主要在　细胞核　中
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)淀粉水解制葡萄糖不属于取代反应。(　×　)
(2)大豆富含蛋白质,研磨豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸。(　×　)
(3)淀粉、纤维素的分子式均为(C6H10O5)n,它们互为同分异构体。(　×　)
(4)向蛋白质溶液中加入(NH4)2SO4溶液会变性。(　×　)
(5)核酸是生物体进行生命活动的主要承担者。(　×　)
(6)核苷酸由一分子磷酸,一分子核糖和一分子碱基构成。(　×　)
(7)DNA和RNA的区别只是戊糖不同。(　×　)
二、合成高分子
1.有机合成
(1)有机合成的主要任务
(2)有机合成遵循的原则
①起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。
②应尽量选择步骤较少的合成路线。
③原子经济性高,具有较高的产率。
④有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
(3)有机合成的分析方法
①正向合成分析法的过程:
②逆向合成分析法的过程:
2.有机合成的常用方法
(1)有机合成中分子骨架的构建
①碳链增长的反应。
a.加聚反应、缩聚反应、酯化反应。
b.炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基(—CN)的物质,再经水解生成羧酸,或经催化加氢还原生成胺。
c.羟醛缩合反应。 　经加成、消去反应得到“烯醛”
②碳链缩短的反应:烷烃的裂化反应;酯类、糖类、蛋白质等的水解反应;烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成碳链缩短的羧酸或酮。
③由链成环的方法。
a.羟基酸酯化成环。
b.双烯合成反应。
(2)有机合成中官能团的转化
①官能团的引入。

引入官能团 引入方法
卤素原子 ①烃与卤素单质(X2)发生取代反应;②不饱和烃与X2或HX发生加成反应;③醇与HX发生取代反应
羟基 ①烯烃与水发生加成反应;②卤代烃碱性条件下发生水解;③醛或酮与H2发生加成反应;④酯的水解;⑤酚钠盐中滴加酸或通入CO2
碳碳双键或 碳碳三键 ①某些醇或卤代烃的消去;②炔烃与H2、X2(卤素单质)或HX发生加成反应;③烷烃裂化
醛基 含—CH2OH结构的醇催化氧化
羧基 ①醛的催化氧化;②醛被银氨溶液或新制Cu(OH)2氧化后再酸化;③酯在酸性条件下水解;④某些苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化
②官能团的消除。
a.通过　加成反应　消除不饱和键(双键、三键、苯环)。
b.通过　消去　、氧化或酯化反应等消除羟基。
c.通过　加成　或氧化反应等消除醛基。
d.通过　水解(取代)　反应消除酯基、肽键、卤素原子。
③官能团的保护。
④官能团转化的顺序。
如在对硝基甲苯 对氨基苯甲酸的过程中,应先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2还原为—NH2,防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
3.高分子化合物
(1)高分子化合物的组成
①单体:能够进行　聚合　反应形成高分子化合物的小分子化合物。
②链节:高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小结构单元。
③聚合度:高分子中含有链节的　数目　。如
(2)高分子化合物的分类
(3)高分子化合物的合成方法
①加聚反应。
加成聚合反应简称加聚反应,指不饱和单体通过　加成　反应生成高分子化合物的反应,如生成聚氯乙烯的化学方程式为
②缩聚反应。
缩合聚合反应简称缩聚反应,是由单体分子间通过缩合反应生成高分子,同时还生成小分子副产物(如水等)的聚合反应。例如己二酸与乙二醇之间的缩合聚合反应:
应用提升 (1)高分子化合物都是混合物,没有固定的熔、沸点。
(2)凡链节中含有酚羟基结构的高分子化合物,其单体一般为酚和醛,如
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)天然橡胶是高聚物,不能使溴水褪色。(　×　)
(2)为防止污染,可以将塑料购物袋直接烧掉。(　×　)
(3)天然橡胶的主要成分聚异戊二烯( )为纯净物。
(　×　)
(4)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。(　×　)
(5)合成高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类。(　√　)
增素能 精准突破
考点一
生物大分子
考向1.糖类物质的结构与性质
典例突破
淀粉在人体内的变化过程如图:
下列说法不正确的是(　　)
A.nC.③的反应是水解反应 D.④的反应为人体提供能量
答案 A
解析 淀粉在酸或淀粉酶的作用下发生水解反应时,大分子的淀粉首先转化成为小分子的中间物质糊精,则n>m,A不正确;1 mol麦芽糖在一定条件下水解为2 mol单糖,属于二糖,B正确;过程③为麦芽糖生成葡萄糖的反应,是水解反应,C正确;④的反应为葡萄糖分解为二氧化碳和水的过程,并释放大量的能量,为人体提供能量,D正确。
针对训练
1.某同学进行蔗糖水解实验,并检验产物中的醛基,操作如下:向试管Ⅰ中加入1 mL 20%蔗糖溶液,加入3滴稀硫酸,水浴加热5分钟。打开盛有10% NaOH溶液的试剂瓶,将玻璃瓶塞倒放,取1 mL溶液加入试管Ⅱ,盖紧瓶塞;向试管Ⅱ中加入5滴2% CuSO4溶液。将试管Ⅱ中反应液加入试管Ⅰ,用酒精灯加热试管Ⅰ并观察现象。实验中存在的错误有几处 (　　)
A.1 B.2
C.3 D.4
答案 B
解析 第1处错误:利用新制氢氧化铜检验蔗糖水解生成的葡萄糖中的醛基时,水解后的溶液需调为弱碱性,否则作水解催化剂的酸会与氢氧化铜反应,导致实验失败,题干实验过程中蔗糖水解后溶液未碱化;第2处错误:NaOH溶液具有强碱性,不能用玻璃瓶塞,否则NaOH与玻璃瓶塞中的SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3,会导致瓶盖无法打开。共2处错误,B正确。
2.(2023湖北卷)中科院院士研究发现,纤维素可在低温下溶于NaOH溶液,恢复至室温后不稳定,加入尿素可得到室温下稳定的溶液,为纤维素绿色再生利用提供了新的解决方案。下列说法错误的是(　　)
纤维素单链
A.纤维素是自然界分布广泛的一种多糖
B.纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
C.NaOH提供OH-破坏纤维素链之间的氢键
D.低温降低了纤维素在NaOH溶液中的溶解度
答案 D
解析 自然界中秸秆、树皮、棉花等主要成分均为纤维素,A正确;构成纤维素的葡萄糖单元中存在三个—OH,纤维素单链之间可以形成氢键,降低了溶解度,NaOH的OH-破坏纤维素链之间的氢键,增大其溶解度,B、C正确;纤维素低温下溶于NaOH溶液,而恢复至室温后不稳定,故低温增大了纤维素的溶解度,D错误。
归纳总结
淀粉水解程度的判断方法
(1)实验流程
(2)实验现象及结论
注意:①检验部分水解剩余淀粉时必须直接取水解液。②检验水解生成的葡萄糖时,水解液必须加NaOH至碱性再加新制Cu(OH)2或银氨溶液检验。
情况 现象A 现象B 结论
① 溶液呈蓝色 未产生银镜 淀粉未水解
② 溶液呈蓝色 出现银镜 淀粉部分水解
③ 溶液不呈蓝色 出现银镜 淀粉完全水解
考向2.氨基酸和蛋白质的结构与性质
典例突破
褪黑素是一种内源性生物钟调节剂,在人体内由食物中的色氨酸转化得到。
下列说法不正确的是(　　)
A.色氨酸分子中存在氨基和羧基,可形成具有较高熔点的内盐(同一分子中既含有碱性基团又含有酸性基团,相互中和而形成的盐)
B.在色氨酸水溶液中,可通过调节溶液的pH使其形成晶体析出
C.在一定条件下,色氨酸可发生缩聚反应
D.褪黑素与色氨酸结构相似,也具有两性化合物的特性
答案 D
解析 色氨酸分子中同时含有羧基和氨基,不仅能分别和强碱或强酸反应,
而且还可在分子内形成内盐 ,该盐是离子化合物,熔点较高,A项正确;氨基酸在不同pH时的溶解度不同,因此可以通过调节溶液pH来分离或提纯氨基酸,B项正确;α-氨基酸分子间可以发生脱水反应生成酰胺类高聚物,属于缩聚反应,C项正确;色氨酸为α-氨基酸,褪黑素不是α-氨基酸,两者结构不相似,褪黑素的官能团中的酰胺键,不具有两性化合物的特性,D项错误。
1.下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是(　　)
A.蛋白质水解的最终产物是氨基酸
B.氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性
C.α-氨基丙酸与α-氨基苯丙酸混合物脱水成肽,只生成2种二肽
D.氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子,在电场作用下向负极移动
针对训练
答案 A
解析 蛋白质水解的最终产物是氨基酸,A项正确;只有蛋白质遇重金属离子会变性,氨基酸不能,B项错误;α-氨基丙酸和α-氨基苯丙酸均自身脱水成二肽,有2种,二者两两脱水成二肽有2种,共4种二肽,C项错误;氨基酸具有两性,与氢氧化钠溶液反应生成氨基酸钠,阴离子在电场作用下向正极移动,D项错误。
2.缬氨霉素是一种脂溶性的抗生素,它的结构简式如图所示,有关说法正确的是(　　)
A.缬氨霉素是一种蛋白质
B.缬氨霉素完全水解可得到四种氨基酸
C.缬氨霉素完全水解后的产物中有两种产物互为同系物
D.缬氨霉素完全水解,其中一种产物与甘油互为同分异构体
答案 C
归纳总结
氨基酸的缩合反应
(1)氨基酸的缩合机理。
(2)分子间或分子内脱水成环。
(3)氨基酸分子缩聚成高分子化合物。
考点二
合成高分子化合物
考向1.合成高分子化合物的结构与性质
典例突破
可生物降解的高分子材料聚苯丙生(L)的结构片段如下图。
下列有关L的说法不正确的是(　　)
A.制备L的单体分子中都有两个羧基
B.制备L的反应是缩聚反应
C.L中的官能团是酯基和醚键
D.m、n、p和q的大小对L的降解速率有影响
答案 C
针对训练
1.(2022湖南卷)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:
下列说法错误的是(　　)
A.m=n-1
B.聚乳酸分子中含有两种官能团
C.1 mol乳酸与足量的Na反应生成1 mol H2
D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
答案 B
解析 本题考查乳酸和聚乳酸的结构与性质。
由乳酸生成聚乳酸的反应为缩聚反应,n分子乳酸缩聚生成聚乳酸
,同时生成(n-1)个水分子,A项说法正确;聚乳酸分子
中存在酯基,链端还有羧基和羟基,B项说法错误;乳酸分子中的羟基和羧基均能与Na反应,1 mol乳酸与足量的Na反应可生成1 mol氢气,C项说法正确;
两分子乳酸通过分子间酯化反应可以生成六元环状分子 ,
D项说法正确。
2.(2022山东卷)下列高分子材料制备方法正确的是(　　)
答案 B
归纳总结
单体与高聚物互推的方法
聚合时找准结合点,反推单体时找准分离处,“结合点必为分离处”。
(1)由单体推断高聚物的方法
①单烯烃型单体加聚时,“断开双键,键分两端,添上括号,n写后面”。
②共轭二烯烃型单体加聚时,“单变双,双变单,破两头,移中间,添上括号,n写后面”。
③分别含有一个双键的两种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括号,n写后面”。
(2)高聚物单体的推断方法
推断单体时,一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物,并找准分离处。
①加聚产物的主链一般全为碳原子,按“凡双键,四个碳;无双键,两个碳”的规律画线断键,然后半键闭合、单双键互换。
考向2.有机化合物的合成
典例突破
聚乙二醇(PEG)是一种非离子型惰性溶剂和绿色有机合成的重要催化剂,如图是合成PEG等物质的简单流程,其中E是一种聚碳酸酯高分子化合物。
请根据以上信息回答下列问题:
(1)反应②所需的试剂和反应条件　 　;反应⑥的反应类型是　 　。
(2)物质F的名称为　 　。
(3)物质E的结构简式为 ;反应⑦的另一种产物为水,则G的结构简式为　 　。
(4)反应③的化学方程式为　 　。
(5)M与D的组成元素相同,且M中各原子数目为D中各原子数目的2倍,写出符合下列条件的M的结构简式:　 　(只写一种)。
a.能与新制的氢氧化铜反应生成砖红色沉淀
b.能在稀硫酸中发生水解反应
(6)
解析 根据有机合成图,A为乙烯,③为缩聚反应,根据逆推法,PEG为聚乙二醇,则单体C为乙二醇HOCH2CH2OH,B为含有两个卤原子的CH2XCH2X;④为脱水反应,D与二氧化碳结合后发生加聚反应生成E;⑤为氧化反应,根据题目资料,F与G反应生成目标产物,则G为NC—CH2—CN。
(1)卤代烃水解生成醇,反应②所需的试剂和反应条件为NaOH水溶液、加热;E是一种聚碳酸酯高分子化合物,根据分子结构特点,反应⑥的反应类型是加聚反应。
(2)根据命名规则,物质F的名称为乙二醛。
针对训练
(2023湖北卷)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:
(1)由A→B的反应中,乙烯分子中的碳碳　　　　(填“π”或“σ”)键断裂。
(2)D的同分异构体中,与其具有相同官能团的有　　　　　种(不考虑对映异构),其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为　　　　　　　　　　。
(3)E与足量酸性KMnO4溶液反应生成的有机物的名称为　　　　　　　、　　　　　　　。
(4)G的结构简式为　　　　　　　　　。
a.原子利用率低 b.产物难以分离
c.反应条件苛刻 d.严重污染环境
解析 本题考查有机物的推断与合成,涉及π键断裂、同分异构体的数目判断、结构简式书写、有机物命名及合成路线评价。
(1)CH2=CH2+HBr→CH3CH2Br的反应为加成反应,碳碳双键中的π键断裂。
(2)D的分子式为C5H12O,属于醇类物质,同分异构体即戊醇(C5H11—OH)有8种(包含D),所以与D具有相同官能团的同分异构体有7种,其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为9∶2∶1的同分异构体应有三个—CH3,即
为 。
(5)由于J为α,β-不饱和酮,则J的结构简式为 。若经此路线
由H合成I,由于有副产物的产生,故原子利用率低,a正确;I和J均为不饱和酮,性质相似,难以分离,b正确;I和J是在相同条件下生成的,反应条件(碱性溶液)不苛刻,c错误;该过程中没有有毒物质生成,不会严重污染环境,d错误。
归纳总结
常见的经典有机合成路线
(1)一元合成路线
(2)二元合成路线
(3)芳香化合物的合成路线。
研专项 前沿命题
有机合成与推断题的解法探讨
题型 考查内容 非选择题 考查知识 有机化学基础模块知识综合考查
核心素养 宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知
例1. 苯基环丁烯酮(　 PCBO)是一种十分活泼的反应物,可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4+2]环加成反应,合成了具有生物活性的多官能团化合物(E),部分合成路线如下:
已知如下信息:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是　　　　　　　　　　　　。
(2)B的结构简式为　　　　　　　　。
(3)由C生成D所用的试剂和反应条件为　　　　　　　　　　　　;该步反应中,若反应温度过高,C易发生脱羧反应,生成分子式为C8H8O2的副产物,该副产物的结构简式为　　　　　　　　。
(4)写出化合物E中含氧官能团的名称　　　　　　;E中手性碳的个数为　　 　　。
(5)M为C的一种同分异构体。已知:1 mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化碳;M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为　　　　　　　　　　　　。
(6)对于 ,可选用不同的取代基R',在催化剂作用下,对该物质与PCBO发生的[4+2]反应进行深入研究,R'对产率的影响见下表:
请找出规律,并解释原因　 。
R' —CH3 —C2H5 —CH2CH2C6H5
产率/% 91 80 63
思路指导
(1)有机化合物的命名
反应原理图示如下:
(3)①根据有机反应整体框架,确定反应C→D的试剂和反应条件。
第一步,根据反应物和生成物的结构简式,明确反应过程和反应类型:
第二步,判断反应试剂和反应条件
由上述分析可知,该反应为酯化反应,反应试剂为乙醇,反应条件为浓硫酸、加热。
②根据题给信息写出副产物的结构简式。
(4)①根据结构简式判断有机化合物E中含氧官能团名称。
第二步,写出含氧官能团的名称:
有机化合物E中含氧官能团的名称为酯基和(醇)羟基。
②手性碳原子的判断。
第一步,提取信息,明确要求:手性碳原子上连接四个不同的原子或基团;
第二步,根据结构简式判断:E分子中标“*”的碳原子为手性碳原子,手性碳原子个数为2。
(5)限定条件下同分异构体的书写——残基法
第一步,确定官能团。
由“1 mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化碳”可知,M分子中含有两个羧基;
第二步,确定其他限定条件。
由“M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸”可知,M苯环上含有两个基团,且位于苯环的对位;
第三步,书写符合要求的同分异构体。
C的分子式为C9H8O4,减去2个—COOH、1个—C6H4—,剩余1个—CH2—,
由此可写出M的结构简式为
(6)根据题给信息分析判断
由表格中数据分析可得出规律:随着取代基R'体积的增大,产物的产率降低。其原因是随R'体积增大,反应位阻增大,导致产率降低。
答案 (1)2-羟基苯甲醛
例2.(2022山东卷)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
已知:
回答下列问题:
(1)A→B反应条件为　　　　　　　;B中含氧官能团有　　　　种。
(2)B→C反应类型为　　　　　　　　　,该反应的目的是　 。
(3)D结构简式为　　　　　　　　　;E→F的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)H的同分异构体中,仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有
　　　　种。
(5)根据上述信息,写出以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备
思路指导
本题考查有机反应的条件、反应类型、反应目的,结构简式的书写,官能团的识别,化学方程式的书写,同分异构体数目的判断,有机合成。
(1)由C的结构简式和有机物的转化关系,结合已知信息Ⅰ可知,A为
(3)根据转化过程的反应条件分析可知,C→E发生信息Ⅱ反应,C的分子式为C23H22O4,E的分子式为C22H20O3,则D的结构简式为CH3COOC2H5,E为
(4)由H的同分异构体中仅含有—OCH2CH3和—NH2可知,分子中有3个
—OCH2CH3和1个—NH2,因此H的同分异构体可以视作
答案 (1)浓硫酸、加热　2
(2)取代反应　保护酚羟基
(3)CH3COOC2H5　
(4)6
例3.丁苯酞(NBP)是我国拥有完全自主知识产权的化学药物,临床上用于治疗缺血性脑卒中等疾病。ZJM-289是一种NBP开环体(HPBA)衍生物,在体内外可经酶促或化学转变成NBP和其他活性成分,其合成路线如下:
已知信息:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为　 　。
(2)D有多种同分异构体,其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为　 、　 。
①可发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应;
②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为1∶2∶2∶3。
(3)E→F中步骤(1)的化学方程式为
。
(4)G→H的反应类型为　 　。若以NaNO3代替AgNO3,则该反应难以进行,AgNO3对该反应的促进作用主要是因为　 　。
(5)HPBA的结构简式为　　　　　。通常酯化反应需在酸催化、加热条件下进行,对比HPBA和NBP的结构,说明常温下HPBA不稳定、易转化为NBP的主要原因　 　。
思路指导
(1)根据有机化合物A的分子式和物质B以及反应条件可知,A为 ,其名称为邻二甲苯或1,2-二甲苯。(2)根据物质D的分子结构及同分异构体的要求,说明其同分异构体中含有醛基、酚羟基,核磁共振氢谱有四组峰,则同分异构体应具有对称性,再根据核磁共振氢谱峰面积之比,即可得出符
合题目要求的同分异构体为
(4)比较物质G和H,只是将—Br替换成—ONO2,属于取代反应;若用NaNO3代替AgNO3,反应难以进行,说明AgNO3中Ag+与Br-生成AgBr沉淀,使c(Br-)减小,促进物质G中碳溴键断裂。(5)根据NBP中所含的官能团和反应条件,NBP生成HPBA是NBP中的酯基在碱性条件水解,然后在酸性条件下生
成HPBA,故HPBA的结构简式为 ;由于HPBA分子中的羟基
与羧基在常温下易发生酯化反应脱水成环,因此HPBA不稳定,易转化为NBP。
(6)根据有机合成及反应物和产物的结构与官能团的转化,可推知由
答案 (1)邻二甲苯(或1,2-二甲苯)
(3)
(4)取代反应　Ag+与Br-生成AgBr沉淀,使c(Br-)减小,促进反应进行
突破方法
(1)有机合成分析
(2)确定有机化合物结构简式的方法
①根据特征现象推知官能团种类
反应现象 思考方向
溴水褪色 可能含有碳碳双键、碳碳三键或酚羟基、醛基等
酸性高锰酸钾溶液褪色 可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基、羟基或苯的同系物等
与氯化铁溶液发生显色反应 含有酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀 含有醛基或甲酸酯基
与钠反应产生H2 可能含有羟基或羧基
加入碳酸氢钠溶液产生CO2 含有羧基
加入浓溴水产生白色沉淀 含有酚羟基
②根据有机反应中定量关系推断
a.烃和卤素单质的取代:取代1 mol氢原子,消耗1 mol卤素单质(X2)。
b. 的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比为1∶1加成。
c.含—OH的有机化合物与Na反应时:2 mol —OH生成1 mol H2。
d. 1 mol —CHO对应2 mol Ag;1 mol —CHO对应1 mol Cu2O(注意:1 mol HCHO中相当于有2 mol —CHO)。
e.物质转化过程中相对分子质量的变化(关系式中M代表第一种有机化合物的相对分子质量):
(3)判断有机反应类型的方法
①根据官能团的衍变推断反应类型
②根据反应条件推断有机反应类型
反应条件 思考方向
氯气、光照 烷烃取代、苯的同系物侧链上的取代
液溴、FeBr3 苯的同系物发生苯环上的取代
浓溴水 碳碳双键和碳碳三键加成、酚取代、醛氧化
氢气、催化剂、加热 碳碳双键、碳碳三键、苯、醛、酮加成
氧气、催化剂、加热 某些醇氧化、醛氧化
酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液 烯烃、炔烃、苯的同系物、醛、醇等氧化
反应条件 思考方向
银氨溶液或新制氢氧化铜 醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化
氢氧化钠水溶液、加热 卤代烃水解、酯水解等
氢氧化钠的醇溶液、加热 卤代烃消去
浓硫酸,加热 醇消去、酯化反应
浓硝酸、浓硫酸,加热 苯环上取代硝基
稀硫酸,加热 酯水解、低聚糖和多糖等水解
浓氢卤酸(HX),加热 醇取代反应
针对训练
1. 叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如下:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为 　。
(2)A→B,D→E的反应类型分别是　 　;　 　。
(3)M中虚线框内官能团的名称为a　 　,b　 　。
(4)B有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有　 　种(不考虑立体异构);
①苯环上有2个取代基　②能够发生银镜反应
③与FeCl3溶液发生显色反应
其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为 　。
(5)结合上述信息,写出丁二酸酐与乙二醇生成聚丁二酸乙二酯的化学方程式: 。
解析 (1)由已知信息①可知,丁二酸酐与苯发生反应生成A的结构简式为 。
(2)A→B的反应符合“去氧加氢”的特点,为还原反应;D→E的变化为Br原子取代了醛基邻位碳原子上的氢原子。
(3)M中虚线框内a为酰胺基,b为羧基。
2.(2023辽宁卷)加兰他敏是一种天然生物碱,可作为治疗阿尔茨海默症的药物,其中间体的合成路线如下。
回答下列问题:
(1)A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的　　　(填“间”或“对”)位。
(2)C发生酸性水解,新产生的官能团为羟基和　　　　　　(填名称)。
(3)用O2代替PCC完成D→E的转化,化学方程式为 　　　　　。
(4)F的同分异构体中,红外光谱显示有酚羟基、无N—H键的共有
　　　种。
(5)H→I的反应类型为　　　　　。
(6)某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去),其中M和N的结构简式分别为　　　　　　和　　　　　。
(1)结合B的结构简式可知取代位置为酯基的对位。
(2)C发生酸性水解,酯基在酸性条件下水解产生醇羟基与羧基。
(3)用氧气代替PCC完成D→E的氧化,醇羟基被催化氧化为醛,其化学方程
3.(2022湖南卷)物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为　　　　　　、　　　　　　;
(2)F→G、G→H的反应类型分别是　　　　　　　、　　　　　　　;
(3)B的结构简式为　　　　　　　　;
(4)C→D反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　;
(5) 是一种重要的化工原料,其同分异构体中能够发生银镜
反应的有　　种(考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为　　　　　　　　　　;
(6)I中的手性碳原子个数为　　　;
(6)根据连接四种不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,分析可知I分子中有一个手性碳原子,如图所示(标“*”的碳原子为手性碳原子)。
明考向 真题演练
1.(2023北京卷)一种聚合物PHA的结构简式如下,下列说法不正确的是(　 )
A.PHA的重复单元中有两种官能团
B.PHA通过单体 缩聚合成
C.PHA在碱性条件下可发生降解
D.PHA中存在手性碳原子
答案 A
解析 PHA的重复单元中只含有酯基一种官能团,A项错误;由PHA的结构
可知其为聚酯,由单体 缩聚合成,B项正确;PHA为聚酯,碱
性条件下可发生降解,C项正确;PHA的重复单元中只连有1个甲基的碳原子为手性碳原子,D项正确。
2.(2023新课标卷)光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。
下列说法错误的是(　　)
A.该高分子材料可降解
B.异山梨醇分子中有3个手性碳原子
C.反应式中化合物X为甲醇
D.该聚合反应为缩聚反应
答案 B
解析 该高分子化合物为聚酯类物质(聚碳酸酯),产物中含有酯基,能够发生水解,A正确;异山梨醇分子中有4个手性碳原子(见下图),B错误;根据反应物和生成物的结构差异可知X为甲醇,C正确;该反应生成高分子材料的同时,生成小分子的CH3OH,D正确。
3.(2023湖南卷)含有吡喃萘醌骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活性,一种合成该类化合物的路线如下(部分反应条件已简化)。
回答下列问题。
(1)B的结构简式为　　　　　。
(2)从F转化为G的过程中所涉及的反应类型是　　　　　　、　　　　　　。
(3)物质G所含官能团的名称为　　　　、　　　　　　。
(4)依据上述流程提供的信息,下列反应产物J的结构简式为　 。
(5)下列物质的酸性由大到小的顺序是　　　　(写标号)。
(7)甲苯与溴在FeBr3催化下发生反应,会同时生成对溴甲苯和邻溴甲苯。依据由C到D的反应信息,设计以甲苯为原料选择性合成邻溴甲苯的路线(无机试剂任选)。
解析 (1)A→B为酚与溴水的取代反应,且—Br取代位置为—OH的邻位或对位,结合B的分子式和F的结构简式可知仅发生邻位上的取代,所以B的结
构简式为 。
(2)分析F和G的结构及反应流程可知,所涉及的反应类型有消去反应和加成反应。
(3)根据已知结构简式写官能团名称便可,G中所含官能团为醚键和碳碳双键。
(4)根据题述流程提供的信息,将两步反应拆解为
(5)物质的酸性取决于O—H的极性,与①相比,CH3—为推电子基团,降低了羟基中O—H的极性,酸性减弱,而CF3—为吸电子基团,增强了羟基中O—H的极性,酸性增强,故3种物质酸性大小顺序为③>①>②。
4.(2023山东卷)根据杀虫剂氟铃脲(G)的两条合成路线,回答下列问题。
(1)A的化学名称为　　　　(用系统命名法命名);B→C的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　;D中含氧官能团的名称为　　　　;E的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)H中有　　　　　种化学环境的氢,①~④中属于加成反应的是
　　　　(填序号);J中碳原子的轨道杂化方式有　　　种。
路线二中:
根据G的结构简式结合所给信息可推得:(共122张PPT)
第1讲　化学实验常用仪器及基本操作
第十章
【本章体系构建】
【课程标准】
1.认识化学实验是研究和学习物质及其变化的基本方法,是科学探究的一种重要途径。
2.树立安全意识和环保意识。熟悉化学品安全使用标识,知道常见废弃物的处理方法,知道实验室突发事件的应对措施,形成良好的实验习惯。
强基础 增分策略
类型 仪器 主要用途 使用方法和注意事项
直接 加热 仪器 试管 用于少量试剂的反应容器 加热液体时,液体体积不能超过其容积的
,加热固体时,试管口应略　向下　 倾斜

蒸发皿 用于溶液的蒸发、浓缩、结晶 蒸发、浓缩时要用 玻璃棒 搅拌,且液体体积不超过其容积的
一、常用化学仪器的识别与使用
1.可加热仪器
类型 仪器 主要用途 使用方法和注意事项
直接 加热 仪器 坩埚 用于固体物质的高温灼烧 把坩埚放在三脚架上的泥三角上加热,取放坩埚必须使用　坩埚钳　,加热完的坩埚应放在　陶土网　上冷却,特别要注意的是,应根据加热物质的性质不同,选用不同材质的坩埚
类型 仪器 主要用途 使用方法和注意事项
需垫 陶土 网加 热的 仪器 圆底烧瓶 用于液体的蒸馏、作反应器等 液体体积不超过其容积的 ,且不少于 ;加热前外壁应无水滴;蒸馏时须加入沸石或碎瓷片防暴沸
锥形瓶 用作反应器、接收器 滴定过程中作接收器时,只振荡、不搅拌,且振荡时瓶内液体不能溅出;作反应器加热液体时,应垫上陶土网
类型 仪器 主要用途 使用方法和注意事项
需垫 陶土网加 热的 仪器 　 烧杯 用于溶解、配制溶液和作反应器 溶解固体时要用　玻璃棒　搅拌;用酒精灯加热时应放在陶土网上
三颈烧瓶 用作反应器 三颈口一般放置温度计、冷凝管、分液漏斗、搅拌器等;一般用于液体混合物的分离与提纯
2.计量仪器
仪器 主要用途 注意事项
　 量筒 粗略量取一定体积的液体(精确度为0.1 mL) ①读数时眼睛要平视液体凹液面最低处
②无“0”刻度,刻度由下而上逐渐增大
③选取规格要遵循“大而近”原则,如量取5.6 mL NaOH溶液应选取10 mL量筒,而不能选用50 mL量筒
④不可加热,不可作反应容器,不可用于溶液的稀释
温度计 测量温度 ①所测量的温度要在温度计量程范围内
②测量液体温度时,温度计的水银球部位应浸在液体内;测量蒸气温度时,应使温度计的水银球置于蒸馏烧瓶　支管口　处
③不能代替玻璃棒使用,温度计的水银球也不能接触容器壁
仪器 主要用途 注意事项
　 容量瓶 配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液 ①使用前要检查　是否漏水　
②加液体时要用　玻璃棒　引流,当液面距刻度线1~2 cm时改用胶头滴管滴加,加液体至凹液面最低处与　刻度线　相切
③容量瓶没有“0”刻度,只有一条刻度线,液面达到刻度线时,溶液的体积即为容量瓶的容量值
仪器 主要用途 注意事项
A为 酸式 滴定管 B为 碱式 滴定管 准确量取一定量的液体 (精确度为0.01 mL) ①使用前要检查　是否漏水　
②“0”刻度在上,刻度由上而下逐渐增大
　仰视读数偏高
③A用于量取酸性溶液和强氧化性溶液, B用于量取碱性溶液
④使用时,要先用待装液润洗再装溶液
仪器 主要用途 注意事项
托盘天平 称量物质的质量(精确度为0.1 g) ①称量前先要 调零
②左盘放物品,右盘放砝码
③试剂不能直接放在托盘上,易潮解、腐蚀性试剂如NaOH等应放在 小烧杯中称量
3.分离、提纯仪器
仪器 主要用途 使用方法和注意事项
漏斗 ①向小口容器中转移液体 ②加滤纸后,可过滤固液混合物 ③倒扣在液面上,可用作防倒吸装置 进行过滤操作时:
①滤纸紧贴漏斗内壁,用水润湿,注意不得留有气泡
②滤纸上边缘低于漏斗边缘,液面低于滤纸上边缘
分液漏斗 ①球形分液漏斗用于随时添加液体 ②梨形分液漏斗用于互不相溶且密度不同的两种液体的分离或萃取分液 使用前检查是否漏水

①注意活塞不得渗漏
②用梨形分液漏斗分离液体时,下层液体由　下口　放出,上层液体从　上口　倒出
仪器 主要用途 使用方法和注意事项
A:球形 冷凝管 B:直形 冷凝管 用于组装蒸馏或分馏装置,将蒸气冷凝为液体;用于液体回流 ①直形冷凝管一般用于蒸馏或分馏时冷凝
蒸气
②球形冷凝管常用于液体回流
③蒸气流的方向与冷却水流的方向　相反　
仪器 主要用途 使用方法和注意事项
洗气瓶 可用于除去气体中的杂质,其中广口瓶可换为大试管或锥形瓶 ①一般选择只能与杂质气体反应的试剂作吸收剂
②装入液体量不宜超过其容积的
③气体的流向为长进短出
球形干燥管 用于干燥或吸收某些气体,所盛干燥剂通常为粒状,常用CaCl2、碱石灰进行气体干燥 ①注意干燥剂或吸收剂的
选择
②一般为大口进气,小口出气
仪器 主要用途 使用方法和注意事项
　 U形管　 内装固体干燥剂或吸收剂,用于干燥或吸收某些气体 不可装液体干燥剂
4.其他常用仪器
仪器 主要用途 使用方法和注意事项
集气瓶 用于收集气体和做固体的燃烧实验 注意集气瓶与广口瓶的区别:集气瓶是瓶口上面磨砂,以便用毛玻璃片密封瓶内气体;而广口瓶是口内侧磨砂,以便与瓶塞配套使用
胶头滴管 取用或滴加少量液体 ①吸液后不得倒置,以免试剂腐蚀胶帽
②向容器内滴加试剂时,滴管不能伸入容器内
做Fe(OH)2的制备实验时例外
③用完之后要洗净,未洗净时不能一管多用
仪器 主要用途 使用方法和注意事项
用于分装各种试剂 ①广口瓶盛装固体试剂,细口瓶盛装液体试剂,滴瓶盛装常用液体试剂
②见光易分解或易挥发的试剂要保存在棕色瓶中
③盛放强碱性试剂的试剂瓶不能用磨口玻璃塞,可用橡皮塞
药匙 取用粉末状固体试剂 ①一般用大端,当固体用量很少时,可用小端取用
②取用后应将药匙擦拭干净
仪器 主要用途 使用方法和注意事项
镊子 取用块状固体试剂 ①不能加热
②不可取用酸性试剂
③用完后必须使其保持清洁
玻璃棒 ①搅拌 ②引流 ③蘸取溶液或黏附试纸 搅拌时不得碰击容器壁
仪器 主要用途 使用方法和注意事项
酒精灯 加热仪器(热源) ①酒精量不超过其容积的 ,且不少于其容积的
②用外焰加热,绝对禁止用燃着的酒精灯去引燃另一盏酒精灯
③用完后用灯帽盖灭,不可用嘴去吹
应用提升
(1)化学仪器中的3个“0”
①滴定管的“0”刻度在滴定管的上部(但不是最上端),在量取液体的体积时,液面要在“0”刻度处或“0”刻度以下;滴定管读数时,装液或放液后,需等1~2 min后才能观察液面高度。
②量杯、量筒、容量瓶没有“0”刻度。
③温度计的“0”刻度在温度计的中下部。
(2)不同量器读数的差别:量筒读到小数点后一位(如5.6 mL),滴定管读到小数点后两位(如16.20 mL)。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)量筒、容量瓶、锥形瓶都是不能加热的玻璃仪器。(　×　)
(2)灼烧固体时,坩埚放在铁圈或三脚架上直接加热。(　×　)
(3)高温灼烧固体时,用于盛放固体的仪器名称是蒸发皿。(　×　)
(4)如图A,配制250 mL 0.1 mol·L-1的盐酸。(　×　)
(5)如图B,用稀盐酸滴定NaOH溶液。(　×　)
(6)图C中仪器a的名称是蒸馏烧瓶,b的名称是分液漏斗。(　×　)
(7)图D记录滴定终点读数为12.20 mL。(　×　)
(8)分离Br2和CCl4的混合物时,用到的主要仪器是分液漏斗、烧杯。(　×　)
二、化学实验基本操作
1.试剂的取用
(1)根据试剂的状态和用量选择取用方法
①一般试剂的取用。
取用 试剂 固体试剂 液体试剂 粉末 块状 一定量 少量 多量 一定量
使用 仪器 　药匙　 (或　纸槽　) 镊子 用　托盘天平　称量 胶头滴管 用试剂瓶倾倒 用量筒、滴定管(或移液管)量取
②特殊试剂的取用。
试剂 取用方法
金属钠、钾等 活泼金属 用镊子取出金属钠或钾后,用滤纸吸干表面的煤油,放在玻璃片或白瓷板上用小刀切割一小块,余下的立即放回原瓶

一般试剂取出后不能再放回原瓶
白磷 用镊子夹住白磷,用小刀在水下切割

白磷因缓慢氧化或摩擦等易自燃
液溴 (在通风橱中)将胶头滴管伸入下层吸取液溴(上层为水溶液层),因液溴有很强的腐蚀性,要注意防止其沾在皮肤上
(2)向仪器中加入试剂的操作方法
①向容器内加固体试剂。
②向容器内加液体试剂。
2.试纸的使用
(1)类型及作用
红色石蕊试纸 定性检验碱性溶液或气体
蓝色石蕊试纸 定性检验酸性溶液或气体
pH试纸 定量检验溶液　酸碱　性的强弱
淀粉KI试纸 检验Cl2等具有　强氧化　性的物质
品红试纸 检验SO2等具有　漂白　性的物质
(2)使用方法
(3)注意事项
①不可使用pH试纸测定H2O2溶液、浓硝酸、氯水、NaClO溶液、Ca(ClO)2溶液等具有强氧化性或漂白性溶液的pH。
②用pH试纸测定溶液的pH时,试纸不可润湿,否则可能导致误差,使酸性溶液的pH偏大,碱性溶液的pH偏小,对中性溶液无影响。
③蓝色石蕊试纸检验酸性物质时,颜色由蓝变红;而红色石蕊试纸检验碱性物质时,颜色由红变蓝;(CH3COO)2Pb试纸检验H2S时,颜色由白变黑。
3.物质的溶解
(1)固体的溶解
(2)液体的溶解
一般方法:将密度大的液体沿着器壁慢慢注入密度小的液体中,并用玻璃棒轻轻搅拌。如稀释浓硫酸时,把　浓硫酸　慢慢加入　水　中,并用玻璃棒不断搅拌。
(3)气体的溶解
①溶解度较小的气体,如CO2、Cl2、H2S等,用图a所示装置。
②极易溶于水的气体,如NH3、HCl等,用图b所示装置。
　　　　　　　　　　　　防止倒吸
4.物质的加热
(1)直接加热法(如试管、蒸发皿等)。对试管进行加热时,要先预热,再将火焰固定在试管底部加热。加热粉末状固体时,为了防止导管口堵塞,常在导管口塞一团棉花。
对盛有液体的试管加热,要使试管口向斜上方倾斜(约45°),且试管口不能对着人;加热时,还要不断振荡试管,以防止液体局部过热而引起暴沸。
(2)垫陶土网加热(如烧杯、烧瓶等)。
(3)物浴加热。对温度不超过100 ℃的实验,可用水浴加热,优点是受热均匀,便于控制反应的温度(如实验室制硝基苯,测定物质溶解度等)。若加热温度超过100 ℃,还可用油浴、沙浴等加热方式。
5.仪器的洗涤
(1)常用的方法
使用毛刷,用特殊试剂或蒸馏水冲洗。
(2)洗净的标准
玻璃仪器内壁附着均匀的水膜,既不聚成水滴,也不成股流下。
(3)常见残留物的洗涤
待清洗仪器 污物 清洗试剂
做过KMnO4分解实验的试管 MnO2 热的浓盐酸
做过碘升华实验的烧杯 碘 　酒精　
长期存放FeCl3溶液的试剂瓶 Fe(OH)3 　稀盐酸　
长期存放澄清石灰水的试剂瓶 CaCO3 　稀盐酸　
做过银镜实验的试管 银 　稀硝酸　
做过油脂实验的试管 油污 　热的纯碱溶液　
6.装置气密性的检查　　 组装好装置之后,加药品之前
方法 微热法 液差法 气压法
原理 升高装置中气体的温度,使气体体积膨胀 缩小装置中气体的体积,增大压强 封闭气体压强增大,使液滴不能滴下
图示
方法 微热法 液差法 气压法
具体 操作 塞紧橡胶塞,将导气管末端伸入盛水的烧杯中,用手焐热(或用酒精灯微热)烧瓶 塞紧橡胶塞,用止水夹夹住导气管的橡胶管部分,从长颈漏斗向试管中注水 塞紧橡胶塞,关闭止水夹,打开分液漏斗活塞,向烧瓶中加水
现象 说明 烧杯中有气泡产生,停止微热,冷却后导气管末端形成一段水柱,且保持一段时间不下降 停止加水后,长颈漏斗中的液面高于试管中的液面,且一段时间内液面差不变 一段时间后,液滴不能滴下
7.仪器的安装、连接
(1)安装顺序:一般从热源开始,按　先下后上　、　从左到右　的顺序安装。
(2)连接顺序:如图,洗气时,“长进短出”,如　a　 (填字母);量气装置“短进长出”,如　b　 (填字母);干燥管除杂时,“　大进小出　”,如　c　 (填字母)。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)用pH试纸检测某溶液的pH时,应先将pH试纸用蒸馏水润湿。(　×　)
(2)用红色石蕊试纸检验氨气的性质时,试纸不能润湿。(　×　)
(3)把鼻孔靠近容器口去闻气体的气味。(　×　)
(4)将试管平放,用纸槽往试管里送入固体粉末后,竖立试管。(　√　)
(5)将胶头滴管垂直伸进试管内滴加液体。(　×　)
(6)用湿润的淀粉KI试纸鉴别Br2(g)和NO2。(　×　)
(7)做钠盐溶液的焰色试验时,用玻璃棒蘸取待测液放在酒精灯火焰上灼烧。
(　×　)
三、化学试剂的保存和实验安全
1.化学试剂的保存
(1)试剂瓶及瓶塞的选择。
(2)特殊试剂的保存方法。
保存依据 保存方法 典型实例
防氧化 ①密封或用后立即盖好 Na2SO3固体,Na2S、KI溶液等还原性物质,用后立即盖好
②加入还原剂 FeSO4溶液中应加入少量　Fe　
③隔绝空气 K、Na保存在　煤油　中;Li保存在石蜡油中;白磷通常保存在水中
防吸水 密封保存 NaOH、CaCl2、P2O5、浓硫酸等干燥剂,应密封保存
防与CO2 反应 密封保存,减少露置时间 NaOH固体、Na2O2固体、石灰水等碱性物质
保存依据 保存方法 典型实例
防挥发 ①密封,置于阴凉处 浓盐酸、浓氨水等置于阴凉处
②液封 液溴保存在玻璃瓶中,并用　水　封
防见光 分解 保存在　棕色　瓶中,置于阴凉处 浓硝酸、AgNO3溶液、氯水等
防水解 加入酸(碱)抑制水解 FeCl3溶液中加　稀盐酸　
防腐蚀 ①能腐蚀橡胶的物质用玻璃瓶 浓硝酸、KMnO4溶液、溴水等能腐蚀橡胶;汽油、苯、CCl4等能使橡胶溶胀
②能腐蚀玻璃的物质不能用玻璃瓶 氢氟酸保存在　塑料　瓶中
防变质 现配现用 银氨溶液、氨水、氯水等
2.实验安全常识
(1)常见危险化学药品的标识。
(2)常见意外事故的处理。
意外事故 处理方法
碱液洒在皮肤上 用大量水冲洗,最后涂上　稀硼酸　溶液
少量浓硫酸洒在皮肤上 先用干布拭去,再用大量水冲洗,最后涂上
稀NaHCO3溶液(或稀氨水等)
苯酚、液溴洒在皮肤上 用　酒精　溶液冲洗
水银洒在桌面上 用　硫粉　覆盖
酸液(或碱液)溅到眼中 用大量水冲洗,边洗边眨眼睛
酒精等有机化合物在实验台上着火 用　湿抹布　盖灭
误食重金属盐 服用大量牛奶、蛋清或豆浆
金属Na、K等着火 用　沙土　覆灭,不能用泡沫灭火器或干粉灭火器扑灭
3.常见实验安全装置
(1)防倒吸装置。
(2)防堵塞安全装置。
(3)防污染安全装置。
①实验室制取Cl2时,尾气处理可采用b装置。
②实验室制取CO、H2时,尾气处理可采用　a、c　装置。
应用提升 不同情况的灭火方法
(1)与水能发生剧烈反应的化学药品不能用水灭火,如钾、钠、钙粉、镁粉、铝粉、电石、过氧化钠、磷化钙等,它们与水反应放出氢气、氧气等将引起更大火灾。
(2)比水密度小的有机溶剂,如苯、石油等烃类,醇,醚,酮,酯类等着火,不能用水扑灭,否则会扩大燃烧面积;比水密度大且不溶于水的有机溶剂,如二硫化碳等着火,可用水扑灭,也可用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器扑灭。
(3)反应器内的燃烧,若是敞口器皿可用灭火毯盖灭;蒸馏加热时,如因冷凝效果不好,易燃蒸气在冷凝器顶端燃烧,绝对不可用塞子或其他物件堵塞冷凝管口,应先停止加热,再进行扑救,以防爆炸。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)在同一层试剂橱里存放浓氨水和浓盐酸。(　×　)
(2)氢氟酸保存在玻璃试剂瓶中。(　×　)
(3)浓硝酸保存在棕色玻璃试剂瓶中。(　√　)
(4)氢氧化钠溶液保存在带橡胶塞的玻璃试剂瓶中。(　√　)
(5)少量液溴通常保存在棕色玻璃试剂瓶中,并在液溴上面加少量水液封。
(　√　)
(6)应用带橡胶塞的细口玻璃瓶盛放氯水。(　×　)
(7)浓硫酸溅到皮肤上时,立即用稀NaOH溶液冲洗。(　×　)
(8)钡离子中毒,可以通过服用碳酸钠溶液解毒。(　×　)
增素能 精准突破
考点一
常用化学仪器的识别与使用
考向1.常用仪器的使用方法及注意事项
典例突破
(2023湖南卷)下列玻璃仪器在相应实验中选用不合理的是(　　)
A.重结晶法提纯苯甲酸:①②③
B.蒸馏法分离CH2Cl2和CCl4:③⑤⑥
C.浓硫酸催化乙醇制备乙烯:③⑤
D.酸碱滴定法测定NaOH溶液浓度:
④⑥
答案 A
解析 重结晶法提纯苯甲酸时不需要球形冷凝管和温度计,A项错误;蒸馏法分离两种沸点不同的物质,需要温度计、蒸馏烧瓶、酒精灯、牛角管、锥形瓶、直形冷凝管等,B项正确;在浓硫酸催化下由乙醇制备乙烯,要迅速升温至170 ℃,需要温度计、蒸馏烧瓶等,C项正确;酸碱中和滴定,需要用酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶等,D项正确。
针对训练
1.(2023广东广州期中联考)下列实验装置不能达到实验目的的是(　　)
A.图Ⅰ:制取氨气
B.图Ⅱ:验证NH3易溶于水
C.图Ⅲ:将红热的Pt丝伸入盛有浓氨水的锥形瓶中,瓶口可观察到的白烟是NH4NO3
D.图Ⅳ:用SO2做喷泉实验
答案 A
解析 实验室加热固体NH4Cl和Ca(OH)2制取氨气,试管口略向下倾斜,防止水回流到试管底部引起试管炸裂,A错误;氨气极易溶于水,图Ⅱ中挤压胶头滴管,使氨气溶于水,瓶内压强减小使气球膨胀,B正确;氨水挥发出来的氨气,在铂丝催化作用下发生氧化,生成NO,NO和O2反应生成的NO2与H2O反应生成HNO3,HNO3与氨气反应生成NH4NO3,C正确;SO2易溶于NaOH溶液,能形成喷泉,D正确。
2.(2022海南卷)下列实验操作规范的是(　　)
答案 B
解析 过滤时,漏斗下端应紧靠烧杯内壁,A操作不规范;CO2的密度大于空气,可用向上排空气法收集CO2,B操作规范;混合浓硫酸和乙醇时,应将浓硫酸缓慢倒入乙醇中,并用玻璃棒不断搅拌,C操作不规范;转移溶液时,应使用玻璃棒引流,D操作不规范。
归纳总结 实验仪器的选择问题常见解题思路
考向2.仪器的创新使用
典例突破 下列能达到实验目的的是(　　)
答案 C
解析 A项,除杂质时应长进短出;B项,氯气的密度比空气的密度大,且氯气易与NaOH溶液反应,烧瓶中氯气的进气管应尽量短,出气管应尽量长;D项,HCl直接与水接触,易发生倒吸。
针对训练
1.(2023全国乙卷)下列装置可以用于相应实验的是(　　)
答案 D
解析 Na2CO3不易分解,不能通过加热Na2CO3的方法制取CO2,A错误;乙醇和乙酸互溶,不能通过分液的方法分离,B错误;SO2通入品红溶液使其褪色,体现了SO2的漂白性,C错误;通过移动水准管使左右两侧液面相平,然后读取示数差,可以测量O2的体积,D正确。
2.干燥管在不同情况下常具有多种功能。
下列两种不同图示就分别代表了干燥管的
不同应用。请回答有关问题:
选项 A B C D
气体a NH3 SO2 C2H4 Cl2
固体R 碱石灰 浓硫酸 高锰酸钾 碱石灰
(1)图甲所示的干燥管可作为气体干燥装置,下列选项中a和R均正确的是　 　。
(2)甲装置还可以作为特殊情况下的气体发生装置。例如,在常温下可用此装置来制备空气中的某种单质气体,此时气体a为　 　,固体R为　 　。
(3)若按图乙来组装,可用NaOH浓溶液吸收Cl2制“84”消毒液,此时干燥管的作用是　 　。
答案 (1)A　(2)CO2　Na2O2　(3)防止倒吸
解析 (1)甲作为干燥装置,要求固体R必须能吸收水,且不与a发生反应。B中浓硫酸为液体干燥剂;C中的高锰酸钾不易吸收水,且与乙烯反应;D中的碱石灰能吸收水,但能与Cl2发生反应。(2)甲作为制气装置,要求反应原理是在常温下某气体与固体反应产生气体单质,例如二氧化碳与过氧化钠反应制取氧气。
归纳总结
1.广口瓶的创新应用
2.球形干燥管的创新应用
3.仪器的“多材一用”
(1)气体干燥装置。
干燥气体可用洗气瓶(如图①盛放液体干燥剂)、干燥管(球形干燥管,如图②;U形管,如图③,均可盛放固体干燥剂)。
(2)测量气体体积的装置(排液法)。
(3)冷凝装置。
装置⑨(冷凝管)中的水流方向应与气流方向相反。
考点二
化学实验基本操作
典例突破
下列实验操作或相关说法合理的是(　　)
答案 D
解析 混合时,为避免酸液飞溅,应将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓倒入烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌,A项错误;二氧化硫具有还原性,与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,使其褪色,体现的是二氧化硫的还原性,B项错误;氯化镁易水解生成氢氧化镁和HCl,升高温度促进水解,应该将氯化镁溶液在HCl气氛中加热蒸发,防止氯化镁水解,C项错误;振荡后分层,上层为水溶液层, Br2和NaOH溶液反应,下层为无色四氯化碳,D项正确。
针对训练
1.(2022浙江6月选考,改编)下列说法不正确的是(　　)
A.用标准液润洗滴定管后,应将润洗液从滴定管上口倒出
B.铝热反应非常剧烈,操作时要戴上隔热手套和护目镜
C.利用红外光谱法可以初步判断有机物中具有哪些基团
D.蒸发浓缩硫酸铵和硫酸亚铁(等物质的量)的混合溶液至出现晶膜,静置冷却,析出硫酸亚铁铵晶体
答案 A
解析 本题考查化学实验评价,涉及实验基本操作,明确实验原理及基本操作的规范性是解答本题关键。用标准液润洗滴定管时,为保证整个滴定管都被润洗,标准液应从下端流出,而不是从上口倒出,A项错误。
2.下列关于实验中的“先与后”的说法中,正确的是(　　)
①加热试管时,先均匀加热,后局部加热;②用排水法收集气体时,先移出导管,后熄灭酒精灯;③制取某气体时,先检查装置的气密性,后加药品;④使用容量瓶、分液漏斗、滴定管前先检查是否漏液,后洗涤;⑤使用滴定管前,先用标准液润洗,后盛装标准液
A.除②外 B.除④外 C.除⑤外 D.全部正确
答案 D
解析 ①可防止试管因局部过热而炸裂,正确;②可防止液体倒流,防止仪器炸裂,正确;③实验前应先检查装置的气密性,正确;④漏液的容量瓶、分液漏斗、滴定管不能使用,正确;⑤如果不用标准液润洗,会造成误差,正确。
归纳总结
化学实验操作“十不能”
(1)酸式滴定管不能装碱性溶液,碱式滴定管不能装酸性及强氧化性溶液。
(2)容量瓶不能长期存放溶液,更不能作为反应容器,也不可加热。瓶塞不可互用。
(3)烧瓶、烧杯、锥形瓶不能直接加热。
(4)pH试纸不能直接蘸取待测液,测量溶液的pH时不能用蒸馏水润湿试纸。
(5)试剂不能入口和用手直接接触,实验剩余试剂不能放回原处(K、Na等除外),不能随意丢弃,要放入指定容器中。
(6)中和滴定实验中,锥形瓶不能用待测液润洗。
(7)量筒不能用来配制溶液或进行化学反应,更不能用来加热或量取热的溶液。
(8)试纸不能直接用手拿,要用镊子夹取。
(9)用坩埚或蒸发皿加热完药品后,不能直接用手拿,应用坩埚钳夹取。
(10)对玻璃容器进行加热时,不能使玻璃容器的底部跟灯芯接触,以免容器破裂;高温的玻璃容器不能用冷水冲洗,以免骤冷破裂。
考点三
化学试剂的保存和实验安全
考向1.化学试剂的保存
典例突破
实验室里保存下列试剂,其保存的方法和理由,描述都正确的是(　　)
选项 试剂 保存方法 理由
A 水玻璃 存放在带橡皮塞的细口瓶中,密封 防止与空气接触被氧化而变质
B 硫酸亚铁晶体 存放在带玻璃塞的广口瓶中,密封 防止与空气接触被氧化
C 浓硫酸 密闭保存 防止吸水和挥发
D 新制的溴水 存放在无色试剂瓶中,密封 防止挥发
答案 B
解析 硅酸钠溶液与空气中的CO2反应不是氧化还原反应,A错误;硫酸亚铁易被氧化,应密封保存,B正确;浓硫酸难挥发,C错误;新制溴水应该放在棕色试剂瓶中,防止分解,D错误。
针对训练
1.(2022山东卷)下列试剂实验室保存方法错误的是(　　)
A.浓硝酸保存在棕色细口瓶中
B.氢氧化钠固体保存在广口塑料瓶中
C.四氯化碳保存在广口塑料瓶中
D.高锰酸钾固体保存在棕色广口瓶中
答案 C
解析 本题考查常见物质的性质及保存方法。浓硝酸见光易分解且为液态试剂,需避光保存于棕色细口瓶中,A项正确;氢氧化钠固体不与塑料反应,可保存在广口塑料瓶中,B项正确;四氯化碳是一种有机溶剂,可溶解有机高分子化合物塑料,不能保存在广口塑料瓶中,应保存在细口玻璃瓶中,C项错误;高锰酸钾固体见光易分解,需密封保存在棕色广口瓶中,并置于阴凉处,D项正确。
2.实验室里不同化学试剂的保存方法不尽相同。①NaOH溶液、②大理石、③NaCl溶液、④稀硝酸4种试剂通常各自存放在如图所示的玻璃试剂瓶中,按照试剂瓶的顺序存放试剂,正确的顺序是(　　)
A.①②③④
B.②①④③
C.②③④①
D.②①③④
答案 D
解析 NaOH溶液与玻璃塞中的二氧化硅反应,故不能使用玻璃塞;大理石为块状固体,应使用广口试剂瓶;NaCl溶液应使用细口试剂瓶;稀硝酸见光分解,应使用棕色试剂瓶。
归纳总结
化学药品保存记忆口诀
药品状态定口径,瓶塞取决酸碱性;硝酸固碘硝酸银,低温避光棕色瓶;
液溴氨水易挥发,阴凉保存要密封;白磷存放置冷水,钾钠钙钡煤油中;
碱瓶需用橡皮塞,塑瓶存放氟化氢;易变质品放时短,现配现用保新鲜;
易燃易爆远火源,氧化潮解避空气;特殊药品特殊放,确保试剂不反应。
考向2.化学实验安全
典例突破
安全是顺利进行实验及避免伤害的保障。下列实验操作正确但不是从实验安全角度考虑的是(　　)
A.操作①:使用稍浸入液面下的倒扣漏斗检验氢气的纯度
B.操作②:使用CCl4萃取溴水中的溴时,振荡后需打开活塞使漏斗内气体放出
C.操作③:吸收氨气或氯化氢气体并防止倒吸
D.操作④:用食指顶住瓶塞,另一只手托住瓶底,把瓶倒立,检查容量瓶是否漏水
答案 D
解析 由于连通氢气发生装置的导管在液面以下,燃烧的氢气在液面上,所以该装置可以防止点燃不纯氢气时发生爆炸,该操作是从安全角度考虑的;打开活塞使漏斗内气体放出以防止分液漏斗内压强过大引起危险,该操作是从安全角度考虑的;水层在下层不能防止倒吸,应该使用四氯化碳和水,③操作不正确;检查容量瓶是否漏水操作正确,但这不是从实验安全角度考虑的,D项符合题意。
针对训练
1.下列关于化学实验的说法中,符合实验安全要求的是(　　)
A.一氧化碳实验时严格检查装置的气密性,并设置尾气处理装置
B.用点燃的火柴在液化气钢瓶口检验是否漏气
C.为防止药品污染,实验结束后,用剩的浓硝酸可倒入垃圾箱
D.进入地下矿井中可用火把照明
答案 A
解析 一氧化碳为可燃性有毒气体,一氧化碳实验时严格检查装置的气密性,并设置尾气处理装置,A项正确;B这样操作很容易使气体燃烧以致爆炸,B项错误;实验室剩余的药品应该放在专用的废液缸中,集中处理,C项错误;地下矿井有可能会有瓦斯(甲烷),明火会引起爆炸,D项错误。
2. 氧化铅(PbO)是黄色固体。实验室用草酸在浓硫酸作用下分解制备CO,其原理为H2C2O4 CO↑+CO2↑+H2O。某学习小组设计实验探究CO还原氧化铅并检验氧化产物的装置如图所示(已知CO通入银氨溶液产生黑色银粒)。下列说法正确的是(　　)
答案 B
A.装置②③⑤⑥中的试剂依次为氢氧化钠溶液、碱石灰、银氨溶液、澄清石灰水
B.实验时,先点燃①处酒精灯,等装置⑥中有明显现象且有连续气泡后再点燃④处酒精灯
C.实验完毕时,先熄灭①处酒精灯,再熄灭④处酒精灯
D.尾气处理装置可选用盛NaOH溶液的洗气瓶
解析 在加热条件下,CO还原PbO得到Pb,CO的氧化产物为CO2;根据制备CO的原理,装置①制得的CO中混有CO2、H2O(g),CO在加热时会与空气中O2反应生成CO2且空气中含有少量CO2,这些CO2都会干扰CO氧化产物的检验,则CO与PbO反应之前必须排尽装置中的空气,CO通入PbO之前必须除去其中的CO2和H2O(g)。A项,装置②③⑤⑥中的试剂依次为NaOH溶液(除去CO中混有的CO2)、碱石灰(干燥CO)、澄清石灰水(检验CO的氧化产物)、银氨溶液(检验CO),错误;
B项,为防止CO与空气中O2反应生成CO2和空气中的少量CO2干扰CO氧化产物的检验,在CO与PbO加热反应前必须先通CO排尽装置中的空气,实验时先点燃①处酒精灯,当观察到装置⑥中产生黑色固体颗粒且有连续气泡产生时表明装置中空气已经排尽,再点燃④处酒精灯,正确;C项,实验完毕,为防止产生倒吸,应先熄灭④处酒精灯,再熄灭①处酒精灯,错误;D项,由于CO有毒,要进行尾气处理,NaOH溶液不能吸收CO,尾气处理可点燃或用气球收集,错误。
归纳总结
实验设计应遵循的安全性原则
目的 措施
防止爆炸 点燃气体前,一定要先检验气体的纯度
防止倒 吸和 污染 要注意以下几点:a.加热尽可能均匀;b.在反应容器后加一个安全瓶;c.防止有害气体污染空气。有毒酸性气体如Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2等,用强碱溶液吸收;CO点燃除掉;NO先与足量空气混合后再通入碱溶液中;H2和其他可燃性气体,弥散在空气中有着火或爆炸的危险,应当点燃除掉;NH3用水或稀硫酸吸收;制备有毒气体的实验应在通风橱内进行
防止暴沸 在反应容器中要放一些沸石或碎瓷片
目的 措施
防止 泄漏 防气体泄漏主要是检查装置的气密性;防液体泄漏主要是检查滴定管、分液漏斗、容量瓶等是否漏水
防止 堵塞 如加热KMnO4制O2,细小的KMnO4粉末可能引起导管堵塞,要在试管口放一团棉花
防止 挥发 有密封、液封、冷凝回流等方法
防止 中毒 化学药品可通过呼吸道、消化道、五官以及皮肤的伤口侵入人体引起中毒,实验中应注意采取合理的措施,尽量在通风橱内进行
防氧化 如H2还原CuO的实验中要“先灭灯再停氢”,以防反应生成的Cu被空气中的O2氧化;切割白磷要在水中进行等
研专项 前沿命题
仪器的选择、连接及使用
题型 考查内容 选择题 非选择题 考查知识 仪器的使用与选择、化学基本实验操作及实验安全
核心素养 宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识
考向1化学实验基本操作仪器的选择
例1.测定浓硫酸试剂中H2SO4含量的主要操作包括:①量取一定量的浓硫酸,稀释;②转移定容得待测液;③移取20.00 mL待测液,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定。上述操作中,不需要用到的仪器为(　　)
思路指导
第一步,分析各实验操作步骤需要的仪器:
①量取一定量的浓硫酸并稀释所需仪器为:量筒、烧杯、玻璃棒;
②转移定容得待测液所需仪器为:玻璃棒、容量瓶、胶头滴管;
③移取20.00 mL待测液,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定所需仪器为:酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶。
第二步,对照选项仪器:A为容量瓶,B为分液漏斗,C为锥形瓶,D为碱式滴定管。
第三步,得出答案B。
答案 B
突破方法
熟记“常见实验操作的必选仪器”
(1)过滤:铁架台(带铁圈)、烧杯、漏斗、玻璃棒。
(2)蒸发:三脚架、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒。
(3)蒸馏:铁架台(带铁夹)、酒精灯、陶土网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、羊角管、锥形瓶。
(4)萃取:铁架台(带铁圈)、烧杯、分液漏斗。
(5)一定物质的量浓度溶液的配制:天平(量筒)、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管。
(6)酸碱中和滴定:铁架台、滴定管夹、烧杯、酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶。
针对训练
1. 蒸馏操作中需要用到的仪器是(　　)
答案 A
解析 蒸馏过程中需要用到蒸馏烧瓶、温度计、酒精灯、冷凝管、牛角管、锥形瓶等仪器,分液漏斗、蒸发皿、容量瓶不用于蒸馏操作,故答案选A。
2.下列实验合理的是(　　)
A.装置①量取5.00 mL盐酸
B.装置②验证氨气易溶于水
C.装置③制乙酸乙酯
D.装置④分离汽油和水
答案 B
解析 量筒精确度为0.1 mL,量取5.00 mL盐酸不能使用量筒,且量筒规格不合理,A错误;若氨气易溶于水,就会导致烧瓶中气体压强减小,由于小气球内部与外界大气相通,小气球内的压强大于小气球外的压强,小气球就会鼓起胀大,因此装置②可验证氨气易溶于水,B正确;乙酸与乙醇在浓硫酸作催化剂的条件下加热,发生酯化反应产生乙酸乙酯。由于反应产生的乙酸乙酯及乙酸和乙醇的沸点都比较低,因此这些物质都会随导气管进入到右边盛有饱和碳酸钠溶液的试管中,溶液中的碳酸钠能够溶解乙醇,反应消耗乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度,达到提纯乙酸乙酯的目的。为防止倒吸,导气管应在饱和碳酸钠溶液液面上,而不能伸入到液面以下,C错误;汽油和水是互不相溶的两种液体物质,可以采用分液方法分离。由于水的密度大于汽油,水层在下层,汽油层在上层。为防止液滴飞溅,在分液时,分液漏斗下口要紧贴烧杯内壁,D错误。
考向2新实验情境的仪器的连接
例2.水蒸气通过灼热的焦炭后,出来气体的主要成分是CO和H2,还有CO2和水蒸气等。请用下图中提供的仪器,选择必要的试剂,设计一个实验,证明上述混合气体中有CO和H2。(加热装置和导管等在图中略去)
回答下列问题:
(1)盛浓硫酸的装置作用是　　　　　　　　　　　　　　　　,盛NaOH溶液的装置作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)B中加入的试剂是　　　　　　　,发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　。
(3)C中加入试剂是　　　　　　　,其目的是　　　　　　　　　　。
(4)按气流方向连接各仪器,用字母表示接口的连接顺序:g—ab—　　　　　　　　　　。
思路指导
(1)明确试剂的作用:浓硫酸用于除去水蒸气,干燥气体;NaOH溶液用于除去CO2气体,防止干扰后续实验。
(2)明确实验目的(证明上述混合气体中有CO和H2),分析装置的作用,确定试剂种类:
①装置B(硬质玻璃管)中加入氧化铜,氧化还原性气体H2和CO。②装置C(干燥管)中加入无水硫酸铜,用于检验生成的水蒸气。
(3)根据实验目的和装置作用,确定仪器连接顺序:水蒸气发生装置——与焦炭反应生成H2和CO——NaOH溶液吸收CO2——浓硫酸干燥——还原性气体还原氧化铜——无水硫酸铜检验产物水——澄清石灰水检验产物CO2。
答案 (1)除去水蒸气　除去CO2　(2)氧化铜　CuO+H2 Cu+H2O、CuO+CO Cu+CO2
(3)无水硫酸铜　检验H2O　(4)kj—hi—cd(或dc)—fe—lm
突破方法
实验顺序类题目的解题思路
(1)装置连接顺序解题思路
第一步:通读题干,明确实验目的;
第二步:分析仪器,确定每个装置对于完成实验目的所起的作用;
第三步:围绕目的,按顺序连接装置;
第四步:反复检查,调整导管接口,注意除杂时“长进短出”“大口进小口出”等。
(2)实验操作顺序解题思路
明确实验目的——熟读实验步骤——构思反应顺序——反馈验证可行性。
(3)实验操作顺序常考点
①点燃可燃性气体前,应先验纯;
②加热试管时,应先均匀加热,后局部加热;
③制取气体时,应先检验装置气密性,后加入药品;
④气体与固体反应时,应先通气体排尽装置中的空气,再加热;反应结束时,应先停止加热再停止通气体;
⑤配制一定物质的量浓度的溶液时,应先将溶液恢复至室温,再转移入容量瓶。
针对训练
3.水合肼又称水合联氨,广泛用于还原剂、抗氧化剂、发泡剂等。其制备原理为:NaClO+2NH3 ══ N2H4·H2O+NaCl。用如图装置制取水合肼有关分析正确的是(　　)
A.装置的连接顺序是:f→a→b→d→c→e
B.e所在装置的漏斗可以没入水面以下
C.f所在装置可以快速制备氨气
D.操作过程中要快速滴加NaClO溶液
答案 C
解析 制备水合肼时需先制备氨气,并将其通入NaClO溶液中,氨气极易溶于水,在两装置中间需要连接安全瓶用于防倒吸,为有利于氨气与NaClO溶液反应,制备水合肼时氨气应从三颈烧瓶的c口进入,最后用e所在装置进行尾气处理并防倒吸,则装置的连接顺序应是:f→a→b→c→d→e(a、b顺序可互换),故A错误;e所在装置的漏斗用于防倒吸,若没入水面以下,则不能起到防倒吸的作用,故B错误;f所在装置中,利用CaO与水反应放热使NH3·H2O分解释放氨气,可以快速制备氨气,故C正确;由题干信息可知,水合肼具有还原性,而NaClO具有强氧化性,若滴加NaClO溶液过快,过量的NaClO能氧化水合肼,降低产率,故D错误。
4.无水氯化铝为白色粉末,极易吸水,常压下182.7 ℃升华。学生甲拟选用如图所示仪器、装置(部分仪器连接的橡胶管或橡胶塞省略)和试剂制备无水氯化铝。
回答下列问题:
(1)实验前,如何检查装置A的气密性 　 。
(2)装置A中反应的化学方程式为　 。
(3)从上列仪器中选取制备无水氯化铝的装置,各装置的连接顺序为A→　 　→　 　→　 　→　 　→G。
(4)装置G的作用是　 　。
(5)学生乙提出另一种制备无水氯化铝的方案:将金属铝与足量盐酸反应后,将溶液加热蒸干、灼烧得到无水氯化铝,请你评价该方案是否可行,并说明理由　 　。
答案 (1)关闭A装置的止水夹和分液漏斗的旋塞,向分液漏斗中加水,然后打开分液漏斗的旋塞,当少许水进入烧瓶后滴水停止,说明装置A不漏气
(2)4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)C　B　D　F
(4)吸收多余的氯气,同时防止空气中的水蒸气进入装置中使氯化铝水解
(5)不可行,AlCl3在水中存在如下平衡:AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl,蒸干和灼烧过程中,HCl挥发,Al(OH)3分解:2Al(OH)3 Al2O3+3H2O↑,因此固体产物主要为Al2O3
解析 (1)关闭A装置的止水夹和分液漏斗的旋塞,向分液漏斗中加水,然后打开分液漏斗的旋塞,当少许水进入烧瓶后滴水停止,说明装置A不漏气;
(2)浓盐酸与MnO2在加热条件下反应可用来制取氯气;
(3)根据题意知,先制取氯气,装置A是制取氯气的装置;制取氯气所用的浓盐酸具有挥发性,浓盐酸中的水在加热条件下生成水蒸气,所以制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气,要想制取纯净、干燥的氯气,必须除去氯化氢和水蒸气,所以要进行净化和干燥氯气,所以选装置C、B;制取的纯净、干燥的氯气和铝反应,条件是加热,且必须有进气口和出气口,所以选装置D;因为AlCl3易升华,所以选取一个缓冲装置使其变成固态易保存,故选装置F;氯气有毒,污染空气,所以不能直接排放,又因为空气中有水蒸气,无水AlCl3极易与水作用而变质,所以选取盛放碱石灰的干燥管G;
(4)因为空气中有水蒸气,无水AlCl3极易与水作用而变质,且氯气有毒,所以用碱石灰吸收Cl2和防止空气中的水蒸气进入装置;
(5)AlCl3在水中存在如下平衡:AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl,蒸干和灼烧过程中,HCl挥发,Al(OH)3分解:2Al(OH)3 Al2O3+3H2O↑,因此固体产物主要为Al2O3。
明考向 真题演练
1.(2023山东卷)实验室安全至关重要。下列实验室事故处理方法错误的
是(　　)
A.眼睛溅进酸液,先用大量水冲洗,再用饱和碳酸钠溶液冲洗
B.皮肤溅上碱液,先用大量水冲洗,再用2%的硼酸溶液冲洗
C.电器起火,先切断电源,再用二氧化碳灭火器灭火
D.活泼金属燃烧起火,用灭火毯(石棉布)灭火
答案 A
解析 眼睛溅进酸液,先用大量水冲洗,然后立即就医,A错误;皮肤溅上碱液,立即用大量水冲洗,再涂上稀的硼酸溶液,B正确;电器起火,先切断电源,再用二氧化碳灭火器灭火,C正确;活泼金属会与水反应,所以活泼金属燃烧起火,用灭火毯灭火,D正确。
2.(2023北京卷)完成下述实验,装置或试剂不正确的是(　　)
答案 D
解析 MnO2固体在加热条件下将HCl氧化为Cl2,该装置可用于制备Cl2,A项正确;C2H4不溶于水,可选择排水法收集,B项正确;挤压胶头滴管,水进入烧瓶将NH3溶解,烧瓶中气体大量减少导致压强急剧降低,打开活塞后,水迅速被压入烧瓶中形成红色喷泉,红色喷泉证明氨水显碱性,C项正确;Na2CO3与HCl、CO2发生反应,不能达到除杂的目的,应该选用饱和NaHCO3溶液,D项错误。
3.(2023浙江6月选考)下列说法正确的是(　　)
A.图①装置可用于制取并收集氨气
B.图②操作可排出盛有KMnO4溶液滴定管尖嘴内的气泡
C.图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大
D.图④装置盐桥中阳离子向ZnSO4溶液中迁移
答案 C
解析 NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,NH3与HCl遇冷又化合生成NH4Cl,因此直接加热NH4Cl固体无法制得NH3,A错误;KMnO4溶液具有强氧化性,会腐蚀橡胶管,不能盛放在碱式滴定管中,应盛放在酸式滴定管中,B错误;配制一定物质的量浓度的溶液时,俯视刻度线定容会使溶液的体积偏小,导致所配溶液浓度偏大,C正确;题图所示的原电池中,锌为原电池的负极,铜为正极,盐桥中阳离子向CuSO4溶液中迁移,D错误。(共89张PPT)
第2讲　物质的分离、提纯与检验
第十章
【课程标准】
1.初步学会分离、提纯等化学实验基础知识和基本技能。
2.能根据物质性质的差异选择物质分离的实验方法。
3.利用典型代表物的性质和反应,设计常见物质分离、提纯等简单任务的方案。
强基础 增分策略
一、物质的分离和提纯
1.物质分离、提纯的区别
分离——各成分都要;提纯——只保留被提纯物质即可
(1)物质的分离。
将混合物中的各组分分离开来,获得几种纯净物的过程。
(2)物质的提纯及其操作要求。
①将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程,又叫混合物的净化或除杂。
②提纯的“四个原则”及“四个必须”
2.物质分离、提纯常用的物理方法
(1)“固+固”混合物的分离(提纯)。
(2)“固+液”混合物的分离(提纯)。
(3)“液+液”混合物的分离(提纯)。
(4)物质分离、提纯常用物理方法的装置及注意事项。
应用提升蒸馏操作中几种仪器及操作的注意事项
(1)温度计水银球的位置:若要控制反应温度,应插入反应液中;若要选择收集某温度下的馏分,则应放在支管口附近。
(2)冷凝管的选择:球形冷凝管只能用于冷凝回流,直形冷凝管既能用于冷凝回流,又能用于冷凝收集馏分。
(3)冷凝管的进出水方向:下进上出。
(4)加热方法的选择:
①酒精灯加热。酒精灯的火焰温度一般在400~500 ℃,需要温度不太高的实验都可用酒精灯加热。
②水浴加热。水浴加热的温度不超过100 ℃。
(5)防暴沸:加碎瓷片(或沸石),防止溶液暴沸,若开始忘加碎瓷片(或沸石),需冷却后补加。
3.物质分离、提纯的化学方法
方　法 原　理 杂质成分
沉淀法 将杂质离子转化为　沉淀　 Cl-、 、 及能形成难溶性弱碱的金属阳离子
气化法 将杂质离子转化为　气体　
杂转 纯法 将杂质转化为需要提纯的物质 杂质中含不同价态的相同元素(加氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(加酸、酸酐或碱)
氧化还 原法 用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质 如用　酸性高锰酸钾溶液　除去CO2中的SO2,用　铜粉　除去N2中的O2
方　法 原　理 杂质成分
热分 解法 加热使不稳定的物质分解除去 如除去NaCl中的NH4Cl等
酸碱溶 解法 利用物质与酸或碱溶液混合后的反应进行提纯 如用过量的　氢氧化钠溶液　可除去Fe2O3中的Al2O3
电解法 利用电解原理除去杂质 粗铜作　阳　极、纯铜作　阴　极,含Cu2+的盐溶液作电解质溶液
调pH法 加入试剂调节溶液pH,使溶液中某种成分生成沉淀而分离 如向含有Cu2+和Fe3+的溶液中加入　CuO　、　Cu(OH)2　或
Cu2(OH)2CO3等调节pH使Fe3+转化为
　Fe(OH)3　而除去
应用提升 结晶与重结晶
(1)结晶指晶体从溶液中析出的过程。如果溶质的溶解度随温度变化较小,可采用蒸发溶剂的方法使溶质结晶析出。如果溶质的溶解度随温度变化较大,可采用降温的方法使溶质结晶析出。控制条件,如缓慢降温、采用低浓度溶液以减小结晶速率等,可得到较完整的大晶体。
(2)重结晶指析出的晶体经过溶解后再次从溶液中结晶析出的过程,是一种利用物质的溶解度不同而进行提纯、分离的方法。为了制得更纯的晶体,有时可进行多次重结晶。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)可用分液漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物。(　×　)
(2)除去KCl中的MnO2:蒸发结晶。(　×　)
(3)除去碘中的NaCl:加热、升华。(　√　)
(4)除去酸性MgCl2溶液中少量的FeCl3:加入足量的Mg(OH)2并过滤。
(　√　)
(5)除去NaCl溶液中少量的Na2S:加入AgCl后再过滤。(　√　)
(6)除去氯化钠固体中的少量纯碱:加入足量氯化钙溶液,过滤、蒸发、
结晶。(　×　)
(7)除去石英中的少量碳酸钙:用稀盐酸溶解后过滤。(　√　)
二、物质的检验与推断
1.气体的检验
(1)可燃性气体的检验
(2)酸性气体的检验
(3)碱性气体的检验(NH3)
(4)还原性气体的检验
(5)氧化性气体的检验
2.有机化合物的检验
物质 试剂与方法 现象与结论
饱和烃与不饱和烃 加入溴水或酸性 KMnO4溶液 褪色的是　不饱和烃　
苯与苯的同系物 加酸性KMnO4溶液 褪色的是苯的同系物
醛基化合物 加银氨溶液、水浴加热 有　银镜　产生
加新制的Cu(OH)2、加热 煮沸后有砖红色沉淀生成
醇 加乙酸、浓硫酸 有果香味液体生成
物质 试剂与方法 现象与结论
酚 FeCl3溶液 溶液变为　紫　色
浓溴水 产生　白色沉淀　
羧酸 加Na2CO3溶液 有气体逸出
加紫色石蕊溶液 溶液显　红色　
淀粉 加碘水 溶液显　蓝色　
蛋白质 灼烧 有　烧焦羽毛气味　
加浓硝酸微热 显　黄色　(只用于检验部分蛋白质)
应用提升 物质检验的基本原则和方法
物质检验的“三原则”:一看(颜色、状态)、二嗅(气味)、三实验(加试剂)。根据实验时生成物所表现的现象不同,检验离子的方法可归纳为四类:
(1)生成气体,如 、 的检验;
(2)生成沉淀,如Cl-、 的检验;
(3)显现特殊颜色,如Fe3+、苯酚的检验;
(4)焰色试验,如Na+、K+的检验。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液,出现白色沉淀,则溶液中可能有 或Ag+。(　√　)
(2)加入CaCl2溶液,有白色沉淀生成,溶液中一定存在 。(　×　)
(3)滴入硝酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀,溶液中一定存在 。
(　×　)
(4)加入稀硫酸,产生使品红溶液褪色的无色、有刺激性气味的气体,则溶液中一定存在 。(　×　)
(5)某溶液的焰色试验火焰呈黄色,则溶液中一定有钠元素,不能确定是否有钾元素。(　√　)
(6)与银氨溶液反应能够产生银镜的物质一定是醛类物质。(　×　)
增素能 精准突破
考点一
物质的分离和提纯
考向1.物质分离、提纯的物理方法
典例突破
下列实验中,所选装置或实验设计合理的是(　　)
A.用图①所示装置可以除去Na2CO3溶液中的CaCO3杂质
B.用乙醇提取溴水中的溴选择图②所示装置
C.用图③所示装置可以分离乙醇水溶液
D.用图④所示装置将SnCl2溶液蒸干制备SnCl2晶体
答案 A
解析 碳酸钠能溶于水而碳酸钙难溶于水,故可用过滤的方法除去Na2CO3溶液中的CaCO3杂质,A正确;乙醇与溴水互溶,无法进行萃取分液,B错误;用蒸馏的方法分离乙醇和水需要用蒸馏烧瓶,且要在装置中加装温度计,并使温度计的水银球在蒸馏烧瓶支管口处,C错误;加热促进水解,且生成的HCl易挥发,应在HCl气流中蒸发制备SnCl2晶体,仪器要用蒸发皿,D错误。
针对训练
1. 完成下列实验所选择的装置正确的是(　　)
答案 B
解析 苯酚能溶于乙醇,不能用过滤的方法除去,应加入氢氧化钠后蒸馏获得纯净的乙醇,故A错误;二氧化硫与氢氧化钠溶液反应被吸收,乙烯不与氢氧化钠溶液反应,所以除去乙烯中的二氧化硫可以通入氢氧化钠溶液中进行洗气,故B正确;氯化铵晶体受热分解,蒸干NH4Cl饱和溶液不能制取少量纯净的NH4Cl晶体,故C错误;纯碱是粉末状固体,不能利用该装置制取少量纯净的二氧化碳,需要把纯碱换成大理石,故D错误。
2.(2022山东卷)已知苯胺(液体)、苯甲酸(固体)微溶于水,苯胺盐酸盐易溶于水。实验室初步分离甲苯、苯胺、苯甲酸混合溶液的流程如下。下列说法正确的是(　　)
A.苯胺既可与盐酸反应也可与NaOH溶液反应
B.由①、③分别获取相应粗品时可采用相同的操作方法
C.苯胺、甲苯、苯甲酸粗品依次由①、②、③获得
D.①、②、③均为两相混合体系
答案 C
解析 本题考查有机物的性质,实验室分离、提纯有机物的方法。
由题给流程可知,向甲苯、苯胺、苯甲酸的混合溶液中加入盐酸,盐酸将微溶于水的苯胺转化为易溶于水的苯胺盐酸盐,分液得到水相Ⅰ和有机相Ⅰ;向水相Ⅰ中加入氢氧化钠溶液将苯胺盐酸盐转化为苯胺,分液得到苯胺粗品①;向有机相Ⅰ中加入水洗涤除去混有的盐酸,分液得到废液和有机相Ⅱ,向有机相Ⅱ中加入碳酸钠溶液将微溶于水的苯甲酸转化为易溶于水的苯甲酸钠,分液得到甲苯粗品②和水相Ⅱ;向水相Ⅱ中加入盐酸,将苯甲酸钠转化为苯甲酸,经蒸发结晶、过滤、洗涤得到苯甲酸粗品③。苯胺分子中含有的氨基能与盐酸反应,不能与NaOH溶液反应,A项错误;由分析可知,得到苯胺粗品①的分离方法为分液,得到苯甲酸粗品③的分离方法为蒸发结晶、过滤、洗涤,获取两者粗品的操作方法不同,B项错误;苯胺粗品、甲苯粗品、苯甲酸粗品依次由①、②、③获得,C项正确;①、②为有机相,③为固相,都不是两相混合体系,D项错误。
归纳总结
分离、提纯题的答题步骤
第一步:确定被提纯物质与除杂对象
对比两者物理性质、化学性质的差异,利用差异性(溶解度差异、密度差异、熔点沸点差异、与某些物质反应的差异性等),选择合适的分离原理或除杂试剂;除杂试剂除去杂质的同时,不消耗被提纯物质,不引入新的杂质。
第二步:选择合适的分离或除杂装置
根据分离原理选择合适的分离装置(过滤、分液、蒸馏等);根据除杂试剂的状态及反应条件,选择合适的装置,液体试剂一般选洗气瓶,固体试剂一般用干燥管或U形管。
第三步:综合分析,合理解答
综合分析物质分离是否完全,被提纯物质中的杂质是否被除去。
考向2.物质分离和提纯的化学方法
典例突破
除去下列物质中所含的少量杂质的方法正确的是(　　)
选项 物质 杂质 试剂 提纯方法
A BaSO4 BaCO3 水 溶解、过滤、洗涤
B CO2 SO2 饱和Na2CO3溶液 洗气
C 乙酸乙酯 乙酸 稀NaOH溶液 混合振荡、静置分液
D 蛋白质 葡萄糖 浓(NH4)2SO4溶液 盐析、过滤、洗涤
答案 D
解析 硫酸钡和碳酸钡均不溶于水,无法通过溶解、过滤分离,A错误;CO2也能与碳酸钠溶液反应,B错误;乙酸乙酯在氢氧化钠溶液中能够水解,C错误;加入浓(NH4)2SO4溶液,蛋白质发生盐析,过滤后经过洗涤,可以分离蛋白质和葡萄糖,D正确。
为除去某物质中所含的杂质,所选用的试剂或操作方法正确的是(　　)
序号 物质 杂质 除杂质应选用的试剂或操作方法
① MgCl2溶液 AlCl3 在MgCl2溶液中加过量NaOH溶液搅拌、过滤
② FeSO4溶液 CuSO4 加入过量铁粉并过滤
③ CO2 SO2 依次通过盛有NaOH溶液和浓硫酸的洗气瓶
④ NaNO3 CaCO3 加稀盐酸溶解、过滤、蒸发、结晶
A.只有② B.①②
C.②③ D.①③④
针对训练
答案 A
解析 ①MgCl2和AlCl3均与氢氧化钠溶液反应,过量NaOH溶液不能用于除去MgCl2溶液中的AlCl3杂质,错误;②FeSO4与铁粉不反应,CuSO4与铁粉反应生成单质铜和FeSO4,则过量铁粉可以除去FeSO4溶液中的CuSO4杂质,正确;③CO2和SO2均为酸性气体,都与氢氧化钠溶液反应,不能达到除杂的目的,错误;④NaNO3易溶于水,CaCO3难溶于水,直接加水溶解过滤,再蒸发结晶即可除杂,加入稀盐酸与碳酸钙反应生成可溶于水的氯化钙,引入新的杂质,不能达到除杂目的,错误。
归纳总结 常考的物质除杂方法
原物质 所含杂质 除杂质试剂 主要操作方法
N2 O2 灼热的铜网 吸收法
CO CO2 NaOH溶液 洗气
CO2 CO 灼热CuO 转化法
CO2 H2S CuSO4溶液 洗气
CO2 HCl 饱和NaHCO3溶液 洗气
SO2 HCl 饱和NaHSO3溶液 洗气
Cl2 HCl 饱和食盐水 洗气
炭粉 MnO2 浓盐酸(加热) 过滤
Fe2O3 Al2O3 过量NaOH溶液 过滤
原物质 所含杂质 除杂质试剂 主要操作方法
Al2O3 SiO2 ①盐酸;②氨水 过滤、灼烧
NaHCO3溶液 Na2CO3 CO2 转化法
FeCl3溶液 FeCl2 Cl2 转化法
FeCl3溶液 CuCl2 Fe、Cl2 过滤
FeCl2溶液 FeCl3 Fe 过滤
乙烷 乙烯 溴水 洗气
乙醇 水 新制CaO 蒸馏
乙烯 SO2 NaOH溶液 洗气
溴苯 溴 NaOH溶液 分液
乙酸乙酯 乙酸 饱和Na2CO3溶液 分液
考点二
物质的检验和鉴别
考向1.物质的检验
典例突破
(2023山东卷)鉴别浓度均为0.1 mol·L-1的NaClO、Ba(OH)2、Al2(SO4)3三种溶液,仅用下列一种方法不可行的是(　　)
A.测定溶液pH
B.滴加酚酞试剂
C.滴加0.1 mol·L-1 KI溶液
D.滴加饱和Na2CO3溶液
答案 C
解析 ClO-水解使NaClO溶液显碱性,Ba(OH)2属于强碱,Al3+水解使Al2(SO4)3溶液显酸性,因此可以通过测定溶液pH的方法鉴别这三种浓度相等的溶液,A项不符合题意。三种溶液中滴加酚酞试剂的现象分别为: NaClO溶液先变红后褪色,Ba(OH)2溶液变红,Al2(SO4)3溶液无明显现象,B项不符合题意。KI溶液与Ba(OH)2、Al2(SO4)3都不反应,二者无法鉴别,C项符合题意。三种溶液中滴加饱和Na2CO3溶液的现象分别为:NaClO溶液无明显现象,Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀,Al2(SO4)3溶液中既有白色沉淀又有气体产生,D项不符合题意。
针对训练
1.氨碱法的反应原理为NaCl+NH3+CO2+H2O ══ NaHCO3↓+NH4Cl,过滤所得NaHCO3可用于制纯碱。现对过滤所得滤液进行如下实验,所得结论正确的是(　　)
A.用铂丝蘸取少量滤液进行焰色试验,观察到火焰呈黄色,说明滤液中含有Na+
B.取少量滤液于试管中,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸未变蓝,说明滤液中不含
C.取少量滤液,向其中加入足量稀盐酸,再加入硝酸银溶液,观察到有白色沉淀生成,说明滤液中含有Cl-
D.取少量滤液,向其中加入适量澄清石灰水,观察到有白色沉淀生成,说明滤液中含有
答案 A
解析 钠元素的焰色是黄色,滤液中钠元素以钠离子形式存在,A正确;滤液中含NH4Cl,取少量滤液于试管中,加入氢氧化钠溶液加热,观察是否产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,B错误;取少量滤液,向其中加入足量稀盐酸后引入了氯离子,对原滤液中氯离子的检验有干扰,C错误;滤液中含 ,遇澄清石灰水也会出现白色沉淀,则题述操作不能确定滤液中是否含有 ,D错误。
2.下列实验操作能达到实验目的的是(　　)
选项 实验目的 实验操作
A 检验粗盐溶液中的Cl- 取少量粗盐溶液,滴加AgNO3溶液,观察现象
B 检验碳酸钠 将Pt丝蘸取盐酸灼烧至无色后,蘸取碳酸钠灼烧,观察现象
C 除去MnO2中的炭粉 反复灼烧至质量不再变化
D 检验CO、CO2混合气体 将气体依次通过CuO(灼热)、澄清石灰水
答案 C
解析 A项,粗盐溶液中含有硫酸根离子等,滴加AgNO3溶液,会生成微溶于水的硫酸银沉淀,不能检验粗盐溶液中的Cl-,错误;B项,将Pt丝蘸取盐酸灼烧至无色后,蘸取碳酸钠灼烧,观察现象,火焰呈黄色,只能证明物质中含有钠元素,不能证明含有碳酸根离子,错误;C项,炭粉能够在空气中燃烧生成二氧化碳气体,反复灼烧至质量不再变化,可以除去MnO2中的炭粉,正确;D项,将气体先通过CuO(灼热),CO会被氧化生成二氧化碳,不能检验原混合气体中是否存在二氧化碳,应该先检验二氧化碳,再通过CuO(灼热)、澄清石灰水检验CO,错误。
归纳总结
物质检验的干扰与排除
(1)离子检验中的常见干扰因素以及排除措施。
(2)气体检验中干扰因素的排除。
气体检验中干扰因素的排除方法一般是先检验出一种可能会产生干扰的气体,并除去该气体,而且要确认该气体已经除尽,再检验其余气体。如在SO2存在的条件下检验CO2,可设计如下检验思路:品红溶液检验SO2→酸性高锰酸钾溶液除去SO2→品红溶液检验SO2是否除尽→澄清石灰水检验CO2。与此类似的还有检验实验室制取的乙烯中含有SO2等。
考向2.物质的鉴别与推断
典例突破
一瓶不纯的K2CO3粉末,所含杂质可能是KNO3、Ca(NO3)2、KCl、CuCl2、Na2SO4中的一种或几种。为确定其成分,进行如下实验:
(1)取少量该粉末于烧杯中,加入适量蒸馏水,充分搅拌,得无色澄清溶液。
(2)在上述无色溶液中加入足量的BaCl2溶液,有白色沉淀生成,过滤,得无色溶液。
(3)取少许(2)中过滤后的无色溶液于试管中,滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成。
下列说法正确的是(　　)
A.杂质中肯定不含有Ca(NO3)2、CuCl2
B.杂质中肯定含有KCl、Na2SO4
C.杂质中肯定含有KNO3、KCl
D.杂质中肯定含有KCl,可能含有KNO3、Na2SO4
答案 A
解析 (1)溶解得无色澄清溶液,则不含CuCl2、Ca(NO3)2;(2)在(1)中无色溶液中加入足量的BaCl2溶液,有白色沉淀生成,白色沉淀一定含有BaCO3,可能含有BaSO4;(3)取少许(2)中过滤后的无色溶液于试管中,滴加AgNO3溶液有白色沉淀生成,白色沉淀为AgCl,由于加入氯化钡溶液引入氯离子,不能说明原物质含有KCl,整个实验也不能确定是否含有KNO3,综上分析可知,杂质中肯定不含有Ca(NO3)2、CuCl2,而KNO3、KCl、Na2SO4不能确定是否含有,故A正确,B、C、D错误。
针对训练
1. 下列操作与现象及推论均正确的是(　　)
选项 操作与现象 推论
A 向FeSO4溶液中加入少量的Na2O2粉末,产生红褐色沉淀 硫酸亚铁已变质
B 向Cu(NO3)2溶液中加入含淀粉的KI溶液,溶液变蓝色,并生成白色沉淀 白色沉淀是CuI2
C 向NaHCO3稀溶液中加入CaCl2溶液,产生白色沉淀 用CaCl2溶液可鉴别NaHCO3稀溶液和(NH4)2CO3溶液
D 在乙醇中加入一小块钠,钠沉入底部并观察到有气泡产生 钠的密度大于乙醇的密度,且生成的气体为氢气
答案 D
解析 过氧化钠有强氧化性,能氧化亚铁离子,不能说明硫酸亚铁已变质,故A不符合题意;向Cu(NO3)2溶液中加入含淀粉的KI溶液,溶液变蓝色,说明I元素的化合价升高,KI被氧化,则Cu元素的化合价降低,被还原生成白色沉淀CuI,故B不符合题意;CaCl2溶液与NaHCO3稀溶液不反应,不能产生白色沉淀,故C不符合题意;在乙醇中加入一小块钠,钠沉入底部并观察到有气泡产生,这说明钠的密度大于乙醇的密度,乙醇与钠反应生成氢气和乙醇钠,故D符合题意。
答案 B
归纳总结
(1)离子推断解题思路
离子推断可以把实验操作、离子反应、离子共存、离子检验、电荷守恒等知识综合起来考查,是综合性较强的题目。其一般解题思路:根据反应操作及反应现象→判断一定含有的离子→根据能否共存判断一定不含的离子→根据电荷守恒判断还含有的离子→可能含有的离子
必须注意两点:①所加试剂引入的离子对后续实验的影响; ②用电荷守恒判断溶液中还可能含有的离子时要将定性与定量的方法相结合。
(2)固体物质检验的答题思路
研专项 前沿命题
化学实验操作的规范描述
题型 考查内容 选择题 非选择题 考查知识 化学基本实验操作的规范描述
核心素养 证据推理与模型认知、科学探究与创新意识
考向1实验基本操作类
例1.(1)某学习小组在通过反应Na2S2O3+H2SO4 === Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O研究反应速率的影响因素后,部分学生认为Na2S2O3与Na2SO4结构相似,化学性质也相似,因此室温时Na2S2O3溶液的pH=7。
故常用下列方法验证:
取适量Na2S2O3晶体,溶于水中制成Na2S2O3溶液,进行如下探究(填写表中空格)。
实验操作 实验现象
将一小片pH试纸放到表面皿上　　　　　　　　 溶液pH=8
(2)某化学兴趣小组为探究Fe3+是否能氧化SO2,设计了如下实验装置。
①制取氢气前应先检验装置的气密性,方法是　　　　　　　　　　。
②检验装置B的气密性的方法是　　　　　　　　　　　　　　　。
思路指导
(1)确定实验操作,按照测定pH的规范填空:取一小片pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸中部,待试纸变色后将试纸颜色与标准比色卡对照,得出测量数据。
(2)第一步观察实验装置,第二步确定检验方法:
装置 装置特点 检验方法
A 两端开口 液差法
B 一端可滴加液体,一端开口 气压法
答案 (1)用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部,待试纸变色后将试纸颜色与标准比色卡对照
(2)①关闭止水夹1,从漏斗中加入一定量的水,使漏斗的下端管口浸没在液面以下,再从漏斗中加入少量的水,停止加水后,漏斗中与试管中的液面差(水柱高度)保持不变,说明该装置不漏气
②塞紧橡胶塞,关闭止水夹2,打开分液漏斗活塞,向烧瓶中加水,一段时间后,液滴不能滴下,则气密性良好
突破方法
实验基本操作类的规范操作
(1)两种液体混合操作
①浓硫酸的稀释:向烧杯中加入一定量的蒸馏水,沿烧杯内壁缓慢注入浓硫酸并不断用玻璃棒搅拌。
②混酸的配制(浓硫酸、浓硝酸):将浓硫酸沿玻璃棒或器壁慢慢注入盛有浓硝酸的容器中,并用玻璃棒不断搅拌。
(2)分液操作
将分液漏斗上口的玻璃塞打开[或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔],再将分液漏斗下面的活塞打开,使下层液体慢慢沿烧杯壁流下,当下层液体恰好流尽时,迅速关闭活塞。上层液体从分液漏斗上口倒出。
(3)焰色试验操作
铂丝在酒精灯外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同,蘸取试样在酒精灯外焰上灼烧观察火焰颜色,将铂丝用稀盐酸洗净后,在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同。
(4)容量瓶查漏操作
向容量瓶中加适量水,塞紧瓶塞,用手指顶住瓶塞,倒立,用吸水纸检查是否有水渗出;如果不漏,再把塞子旋转180°,塞紧,倒置,用同样方法检查。
(5)沉淀剂是否过量操作
①加沉淀剂:静置,向上层清液中继续滴加少量沉淀剂,若无沉淀产生,则证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。
②加入与沉淀剂反应的试剂:静置,取适量上层清液于另一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。
(6)沉淀洗涤操作
向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流出后,重复操作2~3次。
(7)判断沉淀是否洗净操作
取少量最后一次洗涤液置于试管中,滴加……(试剂),若没有……现象,证明沉淀已经洗净。
(8)常见试纸的使用
①定量试纸(如pH试纸)
取一小片×××试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取少量待测液,点在×××试纸中部,待试纸变色后将试纸颜色与标准比色卡对照,得出测量数据。
②定性试纸(如红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、淀粉KI试纸等)
a.检验溶液:将×××试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用洁净的玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸的中部,试纸由×××色变为×××色,即证明×××溶液具有×××性质。
b.检验气体:取一小片×××试纸用蒸馏水润湿,粘在玻璃棒的一端,靠近盛有待测气体的容器口(如试管的管口)附近,试纸由×××色变为×××色,即证明该气体是×××。
针对训练
1.(1)实验室用下列装置制备并收集气体甲。
检验b试管中收集满气体甲的方法是　 　。
(2)如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常见气体发生装置;Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是气体收集装置,根据要求回答下列问题:
若选用Ⅴ为氯气收集装置,则氯气应从　 　口通入,从装置Ⅴ处用最简单化学方法检验氯气氧化性的方法是　 　。
(3)某学生根据所学知识,推测漂粉精的溶液显碱性,且具有漂白性。设计如下实验探究:
操作 现象
取4 g漂粉精固体,加入100 mL水 部分固体溶解,溶液略有颜色
过滤,测漂粉精溶液的pH
充分证明漂粉精溶液的性质的操作及现象为　 。
(4)某课外小组利用H2还原黄色的WO3粉末测定W的相对原子质量,下图是测定装置的示意图,A中的试剂是盐酸。
请回答下列问题。
连接好装置后应首先　 　,其方法是　 　。
答案 (1)取一小片红色石蕊试纸用蒸馏水润湿,沾在玻璃棒的一端,靠近b试管的管口,如试纸由红色变为蓝色,则说明b试管已收集满氨气
(2)A　取一小块淀粉KI试纸用蒸馏水润湿,沾在玻璃棒的一端,放在B口处,试纸变蓝色,证明氯气具有氧化性
(3)将一小块pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量漂粉精的溶液,点在pH试纸上,试纸先变蓝说明溶液显碱性,蓝色逐渐褪去说明溶液具有漂白性
(4)检查气密性　将G弯管浸没在盛有水的烧杯中,温热烧瓶B,观察G管口,若有气泡逸出,说明装置的气密性良好
考向2检验、鉴别类
例2.(1)FeSO4受热分解的化学方程式为2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
请回答:将FeSO4受热产生的气体按照图示装置进行实验,证实含有SO2和SO3。为测定BaSO4沉淀的质量,后续的操作步骤依次为过滤、洗涤、干燥、称重。判断沉淀洗涤干净的操作和现象是 　。
(2)Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定。实验室中制备Na2S2O3·5H2O的反应原理为Na2SO3(aq)+S(s) Na2S2O3(aq)。
产品中除了有未反应的Na2SO3外,最可能存在的无机杂质是　　　　,检验是否存在该杂质的方法是　 　。
(3)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
用稀硝酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在　　　　(填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是　 　。
(4)某兴趣小组的同学在学习浓硫酸性质时,发现将一定量的铁与浓硫酸加热时,观察到铁完全溶解,并产生大量气体。他们对气体的成分很感兴趣,有的同学认为气体只含有SO2,也有的同学认为还应该含有H2;请你帮他们设计实验验证所产生的气体的成分 　。
思路指导
(1)第一步,分析沉淀表面可能附着溶液中的离子(Cl-);第二步,选择试剂(稀硝酸酸化的硝酸银溶液)检验最后一次洗涤液是否含有Cl-。
(2)第一步,判断可能存在的无机杂质,由于Na2SO3易被氧化,故最可能存在Na2SO4杂质;第二步,将固体溶解,选择试剂(稀盐酸、BaCl2溶液)检验溶液是否含有杂质离子 。
(3)确定溶液中离子(有Fe3+,可能有Fe2+),选择方法(可利用Fe2+的还原性)及检验试剂(酸性KMnO4溶液)。
(4)第一步,确定气体成分(SO2、H2),根据气体的特征选择试剂(SO2——酸性KMnO4溶液),将气体通入试剂检验;第二步,除去SO2,再检验H2。
答案 (1)取最后一次洗涤液于洁净试管中,滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,无白色浑浊出现,证明沉淀已经洗净
(2)Na2SO4　取少量产品溶于过量稀盐酸,过滤,向滤液中加BaCl2溶液,若有白色沉淀,则产品中含有Na2SO4
(3)Fe3+　可取适量酸性KMnO4溶液于一支试管中,滴入几滴该溶液,若酸性高锰酸钾溶液褪色或变浅,说明该溶液中含有Fe2+(或其他合理答案)
(4)将气体先通入含有少量酸性KMnO4的溶液,若观察到溶液褪色,说明有SO2。再通入含有过量KMnO4的溶液,最后用试管收集气体,若KMnO4溶液的颜色不变,试管中收集到气体,则气体为SO2、H2的混合物
突破方法
检验、鉴别类的答题模板
(1)离子检验的一般模式
取试样→加水(或酸)溶解→加×××试剂 加×××检验试剂→观察现象→得出结论。
(2)气体的检验:操作和试剂[将气体通入×××溶液或把×××试纸靠近集气瓶口(或伸入集气瓶内)等]→现象(可观察到×××现象)→结论(说明该气体为×××或含有×××气体)
(3)鉴别的一般模式
①固体鉴别一般模式
a.分别取固体分置于两支试管中加热或加入……试剂,现象是……的是……物质。
b.分别取固体分置于两支试管中溶于水形成溶液,加……试剂,现象是……的是……物质。
②溶液鉴别一般模式
a.分别取两溶液分置于两支试管中,分别加入……试剂,现象是……的是……物质。
b.分别取两溶液分置于两支试管中,分别加入……试剂,现象是……继续加入……试剂,现象是……的是……物质。
③气体鉴别一般模式
取适量……溶液于两支洁净试管中,分别通入两种气体,能使……(试剂)……(现象)的是……气体,不能使……(试剂)……(现象)的是……气体。
针对训练
2.(1)硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体,实验室中常以废铁屑为原料来制备,其步骤如下:
步骤1　将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净
铁屑。
步骤2　向处理过的铁屑中加入过量的3 mol·L-1 H2SO4溶液,在60 ℃左右使其反应到不再产生气体,趁热过滤,得FeSO4溶液。
步骤3　向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。
本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3+杂质。检验Fe3+常用的试剂是　 　,实验操作及现象是　 。
请回答:
已知亚硫酸氢盐一般易溶于水,SO2也易溶于水。现有仪器和试剂:小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸;2 mol·L-1盐酸、2 mol·L-1 HNO3、1 mol·L-1 BaCl2溶液、1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液、品红溶液、蒸馏水。请设计实验证明“吸收液”中存在 、 ,完成下表的实验操作、预期现象与结论:
(3)某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、 、Cl-等)来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴,他们设计了如下流程。
回答以下问题:
试剂Z的化学式为　 　;检验 已除尽的方法是　 。
答案 (1)KSCN溶液　取少量晶体溶于足量的水,滴加KSCN溶液,溶液显红色,则说明含有Fe3+
(2)
实验操作 预期现象与结论
步骤2:滴入1滴(或少量)品红溶液,再滴入过量 2 mol·L-1盐酸,振荡 若品红褪色(或有气泡产生),则“吸收液”中存在
步骤3:用试管取适量滤液,向其中滴入过量的1 mol·L-1Ba(OH)2溶液[或滴入1滴(或少量)品红溶液,再滴入2~3滴(或过量)的2 mol·L-1盐酸],振荡 若出现白色沉淀(或品红溶液褪色或有气泡产生),则“吸收液”中存在
(3)K2CO3或KOH　取少量无色溶液D,加入BaCl2溶液,若没有白色沉淀生成,
则 已除尽
明考向 真题演练
1.(2023辽宁卷)下列鉴别或检验不能达到实验目的的是(　　)
A.用石灰水鉴别Na2CO3与NaHCO3
B.用KSCN溶液检验FeSO4是否变质
C.用盐酸酸化的BaCl2溶液检验Na2SO3是否被氧化
D.加热条件下用银氨溶液检验乙醇中是否混有乙醛
答案 A
解析 Na2CO3和NaHCO3与石灰水反应都能生成难溶的CaCO3沉淀,A项符合题意;KSCN与Fe3+能生成红色物质,可用于检验FeSO4是否变质,B项不符合题意;Na2SO3被氧化为Na2SO4,Na2SO4与BaCl2反应生成的BaSO4不溶于盐酸,C项不符合题意;乙醛能与银氨溶液发生银镜反应,而乙醇不能,D项不符合题意。
2.(2023湖南卷)取一定体积的两种试剂进行反应,改变两种试剂的滴加顺序(试剂浓度均为0.1 mol·L-1),反应现象没有明显差别的是(　　)
选项 试剂① 试剂②
A 氨水 AgNO3溶液
B NaOH溶液 Al2(SO4)3溶液
C H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液
D KSCN溶液 FeCl3溶液
答案 D
解析 向氨水中滴加AgNO3溶液,开始产生白色沉淀,且沉淀立即消失,当AgNO3溶液滴加到一定量时,可较长时间出现白色沉淀;向AgNO3溶液中滴加氨水,开始产生白色沉淀,一段时间后,继续滴加氨水,白色沉淀消失,A项不符合题意。向NaOH溶液中滴加Al2(SO4)3溶液,开始无明显现象,当Al2(SO4)3溶液滴加到一定量时,产生白色沉淀;向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,开始产生白色沉淀,当NaOH溶液滴加到一定量时,白色沉淀消失,B项不符合题意。向H2C2O4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,紫红色立即褪去,一段时间后,酸性KMnO4溶液过量,溶液呈现紫红色;向酸性KMnO4溶液中滴加H2C2O4溶液,开始酸性KMnO4溶液无明显现象,一段时间后,H2C2O4溶液过量,酸性KMnO4溶液褪色,C项不符合题意。KSCN溶液与FeCl3溶液,无论二者滴加顺序怎样,二者反应的现象一样,溶液都呈现红色,D项符合题意。
3.(2023湖北卷)实验室用以下装置(夹持和水浴加热装置略)制备乙酸异戊酯(沸点142 ℃),实验中利用环己烷-水的共沸体系(沸点69 ℃)带出水分。已知体系中沸点最低的有机物是环己烷(沸点81 ℃),其反应原理:
下列说法错误的是(　　)
A.以共沸体系带水促使反应正向进行
B.反应时水浴温度需严格控制在69 ℃
C.接收瓶中会出现分层现象
D.根据带出水的体积可估算反应进度
答案 B
解析 H2O是该反应的产物,通过带出水可以促进反应向正反应方向进行,A正确;环己烷-水的共沸体系的沸点为69 ℃,水浴温度控制在69 ℃左右,低于环己烷的沸点81 ℃即可,B错误;环己烷难溶于水,故接收瓶中会出现分层现象,C正确;水是产物之一,根据带出水的体积可以估算反应进度,D正确。(共188张PPT)
第3讲　高考化学综合实验题探究
第十章
【课程标准】
1.具有较强的问题意识,能提出化学探究问题,能作出预测和假设,能依据实验目的和假设,设计解决简单问题的实验方案,能对实验方案进行评价。
2.能运用实验基本操作实施实验方案,具有安全意识和环保意识。能观察并如实记录实验现象和数据,进行分析和推理,得出合理的结论,能对实验过程和结果进行反思,说明假设、证据和结论之间的关系。
3.能根据不同类型实验的特点,设计并实施实验。能预测物质的某些性质,并进行实验验证;能运用变量控制的方法初步探究反应规律;能根据物质性质的差异选择物质分离的实验方法;能根据物质的特征反应和干扰因素选取适当的检验试剂;能根据反应原理选取实验装置制取物质。
强基础 增分策略
一、物质制备及性质探究型综合实验
1.物质(固体物质)制备的三大原则
(1)选择最佳反应途径
如用铝制取氢氧化铝
2Al+3H2SO4 === Al2(SO4)3+3H2↑、2Al+2NaOH+6H2O === 2Na[Al(OH)4]+3H2↑、Al2(SO4)3+6Na[Al(OH)4] === 8Al(OH)3↓+3Na2SO4,当n(Al3+)∶n( )=1∶3时,Al(OH)3产率最高。
(2)选择最佳原料
如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝,应选用氨水,而不能选用强碱(如氢氧化钠)溶液;用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用氢氧化钠溶液,而不能选用氨水等。
(3)选择适宜操作方法
如实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,所以要注意隔绝空气。
2.物质制备实验的操作顺序
(1)实验操作顺序
(2)加热操作先后顺序的选择
若实验中有气体参与的反应需加热,应先加热气体发生装置,通入气体排出装置中的空气后,再给实验中需要加热的物质加热。
其目的是:①防止爆炸(如氢气还原氧化铜);②保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中的物质反应。而完成实验后,熄灭酒精灯的顺序则相反。
(3)防止实验中反应物或产物变质或损失
①实验中反应物或产物若易吸水潮解、水解等,要采取措施防止吸水;
②易挥发的液体产物要及时冷却;
③易挥发的液体反应物,需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等);
④注意防止倒吸的问题。
(4)选用仪器及连接顺序
二、气体制备相关问题
1.常见气体制备装置
2.气体的净化和干燥
(1)易溶于水或能与水反应不生成其他气体的气体杂质用水吸收。如H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体,下同),可将混合气体通过盛水的A装置来除杂。
(2)酸性杂质用碱性吸收剂吸收,碱性杂质用酸性吸收剂来吸收。如CO(CO2),可将混合气体通过盛NaOH溶液的A装置,或盛碱石灰的B装置(或C装置或D装置)来除去杂质。
(3)还原性杂质,可用氧化性较强的物质作吸收剂来吸收或转化;氧化性杂质,可用还原性较强的物质作吸收剂来吸收。例如CO2(CO),可将混合气体通过盛灼热CuO的E装置来除去杂质。
(4)选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂作吸收剂来除去杂质。如C2H2(H2S、PH3),可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的A装置除去杂质。
(5)常见干燥剂及其应用
类型 液态干燥剂 固体干燥剂 装置 洗气瓶 球形干燥管或U形管 常见干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰
可干燥的气体 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、HCl、N2等 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、HCl、H2S等 N2、O2、CH4、NH3等
不可干燥的 气体 NH3、H2S、 HBr、HI等 NH3等 Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2等
3.气体的收集
收集方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法
气体特性 不溶于水 不与空气反应,密度比空 气的大 不与空气反应,密度比空气的小
收集装置
实例 O2、H2、NO、C2H2、CH4、C2H4等 O2、H2S、CO2、NO2、 Cl2、HCl、SO2等 NH3、CH4、
H2等
4.尾气处理方法
(1)实验室中常见气体的处理方法如下:
常见气体 Cl2 SO2 NO2 H2S HCl NH3 CO、H2 NO
处理方法 NaOH溶液 CuSO4溶液 或NaOH溶液 水 水或浓 硫酸 点燃或用气球收集 与O2混合后通入NaOH溶液
(2)尾气处理装置
在水中溶解度较小的气体,多数可通入烧杯中的溶液中,用某些试剂吸收除去,如图　甲　。
对于溶解度很大、吸收速率很快的气体,吸收时应防止倒吸,如图　乙　。
某些可燃性气体可用点燃的方法除去,如CO、H2可点燃除去,如图　丙　。
尾气也可以采用收集的方法处理,如CH4、C2H4、H2、CO等,如图　丁　。
5.常见气体的实验室制法
(1)O2的实验室制法
(2)CO2的实验室制法
(3)H2的实验室制法
(4)NH3的实验室制法
(5)Cl2的实验室制法
应用提升 气体净化与干燥的先后顺序
(1)若采用溶液除杂,应该是除杂在前,干燥在后。其原因是气体除杂过程中会从溶液中带出水蒸气,干燥剂可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2,欲制得干燥、纯净的CO2,可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液,除去混入其中的HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气。
(2)若采用加热除杂,则一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g),可先将混合气体通过碱石灰,除去CO2和H2O(g),再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管,除去O2,即可得到干燥、纯净的N2。若将混合气体先通过灼热的铜网,因气体中混有水蒸气,易使硬质玻璃管炸裂。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)实验室用KClO3或H2O2制取氧气时都用到MnO2,其作用相同。(　√　)
(2)实验室用图①装置制取并收集氨。(　×　)
(3)用图②装置除去氯气中的HCl气体。(　×　)
(4)实验室用图③装置制取Cl2。(　×　)
(5)用图④装置收集氨。(　×　)
(6)用图⑤装置制取少量纯净的CO2气体。(　×　)
三、有机化合物的制备实验
1.教材中四种典型有机化合物的制备
(1)乙酸乙酯的制备
①反应原理(化学方程式):
　CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O　。
②实验装置:
③试剂的混合方法:先加入　乙醇　,然后边振荡试管边慢慢加入
　浓硫酸　,冷却至室温后再加　冰醋酸　。
④装置和试剂的作用
装置或试剂 作用
浓硫酸 催化剂、吸水剂
饱和碳酸钠溶液 溶解乙醇,反应乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度,有利于溶液分层,析出乙酸乙酯
碎瓷片或沸石 防止发生暴沸
长导管 导气兼冷凝;为防止倒吸,导气管不宜伸入饱和Na2CO3溶液中
(2)制取溴苯
①反应原理(化学方程式):
②实验装置:
③长导管作用:　导气兼冷凝回流　。
④提纯溴苯的方法:水洗、碱洗、再水洗。
(3)制取硝基苯
①反应原理(化学方程式):
②实验装置:
③注意事项:
加药顺序 温度计水银球位置 提纯硝基苯的方法
浓硝酸→浓硫酸(冷却)→苯 　水浴中　 水洗、碱洗,再水洗
(4)制取乙烯
①反应原理(化学方程式):
②实验装置:
③注意事项:
温度计水银球位置 碎瓷片或沸石的作用 浓硫酸的作用 除去混有的杂质CO2、SO2及乙醇 迅速升温到170 ℃的目的
反应液中 防暴沸 催化剂、吸水剂　 用 NaOH溶液 洗气 防止发生副反应生成乙醚
2.熟悉有机化合物制备实验的常用装置
(1)反应装置:有机化合物易挥发,常采用冷凝回流装置减少有机化合物的挥发,提高原料的利用率和产物的产率。
(2)蒸馏装置:利用有机化合物沸点的不同,用蒸馏方法可以实现分离。
3.提纯有机化合物的常用方法
有机制备实验有反应物转化率低、副反应多等特点,制得的产物中常混有杂质,根据目标产物与杂质的性质差异,可用如下方法分离提纯:
如苯与液溴发生取代反应后,产物为棕褐色,混合物中含有目标产物溴苯、有机杂质苯、无机杂质Br2、FeBr3、HBr等,提纯溴苯可用如下工艺流程:
四、实验方案的设计与评价
1.实验方案设计的基本原则
2.实验方案设计的一般思路
3.实验方案的评价
(1)实验评价的几种类型
(2)实验方案评价的原则
4.物质成分实验探究设计
(1)含量测定对实验数据筛选的一般方法和思路
一看 数据是否符合测量仪器的精确度特点,如用托盘天平测得的质量的精确度为0.1 g,若数值超过了这个范围,说明所得数据是无效的
二看 数据是否在误差允许范围内,若所得的数据明显超出误差允许范围,要舍去
三看 反应是否完全,是否是过量反应物作用下所得的数据,只有完全反应时所得的数据,才能进行有效处理和应用
四看 所得数据的测量环境是否一致,特别是气体体积数据,只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算
五看 数据测量过程是否规范、合理,错误和违反测量规则的数据要舍去
(2)物质组成的定量测定中数据测定的常用方法
①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。
②测气体体积法:对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
A.常见测量气体体积的实验装置
B.量气时应注意的问题
a.量气时应保持装置处于室温状态。
b.读数时要特别注意消除“压强差”,既要保持液面相平还要注意视线与凹液面最低处相平。如图中(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。
③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。
④重量分析法
A.在重量分析中,一般首先采用适当的方法,使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。
B.重量分析法不需要选择合适的指示剂,实验的关键是准确判断反应是否进行完全,以及反应前后固体(或液体)质量的变化。
C.重量分析的过程包括了分离和称量两个过程。根据分离的方法不同,重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。
D.计算方法:采用重量分析法进行定量计算时,可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系,再结合实验数据列出关系式,并进行相关计算。
应用提升 实验方案设计中几个易忽视的问题
(1)净化、吸收气体及实验结束熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。
(2)进行某些易燃、易爆实验时,要防止爆炸。如H2还原CuO实验中应先通入H2,气体点燃前要先验纯。
(3)防止氧化。如H2还原CuO实验中要“先灭灯再停氢”,白磷切割要在水中进行等。
(4)防止吸水。如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质要采取必要措施,以保证达到实验目的。
(5)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。
(6)仪器拆卸的科学性与安全性。如防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)证明H2A是二元酸,可用中和滴定的方法,消耗的NaOH溶液体积是H2A溶液的二倍。(　×　)
(2)1 L 0.5 mol·L-1硫酸溶液与足量锌粉反应,加入少量铜粉可以加快反应速率,但不影响H2的产生量。(　√　)
(3)用加热失水称重的方法测量胆矾晶体CuSO4·xH2O中结晶水的个数,需要用到坩埚,若已知坩埚质量,实验过程中需至少称重两次。(　×　)
(4)实验产生的SO2可用排水法测量体积。(　×　)
(5)欲测量BaCO3和BaSO4混合固体中BaCO3的质量分数,称量样品质量为m1,加足量盐酸溶解后过滤、洗涤、干燥,所得固体质量为m2,则BaCO3的质量分数为 ×100%。(　√　)
增素能 精准突破
考点一
无机物的制备
考向1.气体的制备
典例突破
(2023贵州贵阳五校联考)二氯异氰尿酸钠(NaC3N3O3Cl2)是一种高效广谱杀菌消毒剂,常温下为白色固体,难溶于冷水。其制备原理为2NaClO+C3H3N3O3 NaC3N3O3Cl2+NaOH+H2O。请选择如图所示部分装置制备二氯异氰尿酸钠并测定其纯度。
请回答下列问题:
(1)仪器M的名称是　　　　　。若发现实际操作过程当中N中的浓盐酸不易滴下,可将装置N改为　　　　　　　。
(2)装置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　。
(3)D中发生反应的化学方程式为　　　　　　 　　　。
(4)选择合适装置,按气流从左至右,导管连接顺序为　　　　　(填序号)。
(5)实验时,先向A中通入氯气,生成高浓度的NaClO溶液后,再加入氰尿酸溶液,而且整个过程中不断通入一定量的氯气,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)反应结束后,A中浊液经过滤、　　　　　　　、　　　　　　　得到粗产品m g。
答案 (1)三颈烧瓶　恒压滴液漏斗
(2)除去氯气中的氯化氢
(3)Ca(ClO)2+4HCl(浓) === CaCl2+2Cl2↑+2H2O
(4)hcdabg
(5)通入氯气与氢氧化钠反应生成足量的NaClO,有利于NaC3N3O3Cl2的生成
(6)冷水洗涤　干燥
解析 (1)仪器M的名称为三颈烧瓶;随着反应进行,装置中的气体增多,压强增大,使分液漏斗N中的液体无法顺利滴下,可以将该装置更换成恒压滴液漏斗。(2)装置B中为饱和NaCl溶液,可以除去氯气中的氯化氢气体。(3)装置D中,次氯酸钙和浓盐酸反应可以生成氯化钙、氯气和水,化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓) === CaCl2+2Cl2↑+2H2O。(4)结合分析可知,按气流从左到右,装置的连接顺序为DBAC,则导管连接顺序为hcdabg。(5)实验时,先向A中通入氯气,生成高浓度的次氯酸钠溶液后,再加入氰尿酸溶液,并在整个过程中不断通入一定量的氯气,其原因是通入氯气与氢氧化钠反应生成足量的NaClO,有利于NaC3N3O3Cl2生成。(6)二氯异氰尿酸钠难溶于冷水,故反应结束后,A中浊液经过过滤、冷水洗涤、干燥,获得粗产品。
针对训练
1.(2022广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(　　)
答案 D
解析 A项装置为净化装置,通过饱和食盐水除掉氯化氢杂质,再通过浓硫酸干燥,处理顺序正确,不符合题意;B项装置为收集装置,氯气的密度比空气的大,收集氯气时导管应长进短出,装置正确,不符合题意;C项装置为性质检验装置,干燥的氯气通过干燥的红布条时,红布条不褪色,而通过湿润的红布条时,红布条褪色,据此可知氯气不具备漂白性,可以达到实验目的,不符合题意;D项装置为尾气处理装置,氯气在水中的溶解度不大,选用水吸收尾气会造成尾气吸收不完全,应选用氢氧化钠溶液吸收,不能达到实验目的,符合题意。
2. 实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是(　　)
选项 气体 试剂 制备装置 收集方法
A O2 KMnO4 a d
B H2 Zn+稀硫酸 b e
C NO Cu+稀硝酸 b c
D CO2 石灰石+稀硫酸 b c
答案 B
解析 KMnO4是固体物质,加热分解产生O2,由于O2难溶于水、密度比空气大,因此可以用排水法或向上排空气法收集,制取装置可以选a,但是收集装置不能选d,A错误;Zn与稀硫酸发生置换反应产生H2,块状固体与液体反应制取气体,产生的H2密度比空气小且难溶于水,制取氢气可以选用b,收集装置选e或d,B正确;Cu与稀硝酸反应产生NO气体,NO能够与O2发生反应产生NO2气体,因此不能使用排空气法收集,C错误;CaCO3与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2气体,CaSO4微溶于水,使制取CO2气体的反应不能持续发生,因此不能使用该方法制取CO2气体,D错误。
归纳总结
气体制备装置的创新
(1)固体加热制气体装置的创新
如下图1所示,该装置用于加热易液化的固体物质,这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流,如用草酸晶体受热分解制取CO气体可用此装置。
(2)“固(液)+液 气体”装置的创新
上图2装置A的改进优点是能控制反应液的温度;图2装置B的改进优点是使蒸馏烧瓶和球形分液漏斗中的气体压强相等,两容器内气体压强相等,便于液体顺利流下。
(3)“块状固体+液体→气体”装置的创新
考向2.以气体制备为基础的无机物的制备
典例突破
高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂,K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液,K2FeO4具有强氧化性,在酸性或中性溶液中迅速产生O2,在碱性溶液中较稳定,某学习小组设计了制备K2FeO4的装置如图(夹持装置略)。下列叙述正确的是(　 )
A.试剂X为固体MnO2或KMnO4
B.装置B中为浓硫酸,用于干燥Cl2
C.可通过观察装置C中是否有紫色沉淀,判断C中反应是否已经完成
D.拆除装置前必须先除去烧瓶中残留的Cl2以免污染空气
答案 D
解析 试剂X为KMnO4,不能是固体MnO2,因为浓盐酸和二氧化锰要在加热条件下才能反应生成氯气,故A错误;装置B中为饱和食盐水,用于除去氯气中的HCl气体,故B错误;K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液,只要生成K2FeO4就能看到紫色沉淀,因此不能通过观察装置C中是否有紫色沉淀来判断反应是否已经完成,故C错误;烧瓶中残留Cl2,因此在拆除装置前必须先除去烧瓶中残留的Cl2以免污染空气,故D正确。
针对训练
1.溴化亚铁(FeBr2)是一种常用的催化剂,易潮解变质,800 ℃以上可升华,高温时溴化铁(FeBr3)迅速分解成溴化亚铁。如图所示制备溴化亚铁(部分夹持仪器未画出),
下列说法错误的是(　　)
A.若用浓硫酸代替浓磷酸,则不会影响产品的纯度
B.常温下浓硫酸与浓磷酸黏度较大主要是由于分子间有氢键
C.浓磷酸在与溴化钠反应中体现了磷酸的酸性比氢溴酸的酸性强
D.碱石灰不能用无水氯化钙代替
答案 C
解析 浓磷酸和溴化钠制备溴化氢,经过安全瓶及干燥后,溴化氢在高温条件下与铁反应生成溴化亚铁,化学方程式为Fe+2HBr FeBr2+H2↑,碱石灰用来吸收未反应的溴化氢,并防止空气中的水蒸气进入装置,实验结束时要关闭热源并继续通入氮气一段时间,使装置中残留的溴化氢被充分吸收,避免造成污染。
浓磷酸换成浓硫酸,会发生副反应:2NaBr+2H2SO4(浓) Na2SO4+Br2↑+SO2↑+2H2O,生成的二氧化硫与铁不反应,溴与铁反应生成的溴化铁在高温下会迅速分解为溴化亚铁,对产品的纯度无影响,故A正确;分子间有氢键的液体,一般黏度较大,常温下浓硫酸与浓磷酸黏度较大主要是由于分子间有氢键,故B正确;氢溴酸是一种强酸,而磷酸为中强酸,浓磷酸能用于制备溴化氢的原因是浓磷酸具有难挥发性,从而生成易挥发的溴化氢,故C错误;碱石灰是用来吸收未反应的溴化氢,而无水氯化钙不能吸收溴化氢,故D正确。
2. Fe/Fe3O4磁性材料在很多领域具有应用前景,其制备过程如下(各步均在N2氛围中进行):
①称取9.95 g FeCl2·4H2O(Mr=199),配成50 mL溶液,转移至恒压滴液漏斗中。
②向三颈烧瓶中加入100 mL 14 mol·L-1 KOH溶液。
③持续磁力搅拌,将FeCl2溶液以2 mL·min-1的速度全部滴入三颈烧瓶中,100 ℃下回流3 h。
④冷却后过滤,依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀,在40 ℃干燥。
⑤管式炉内焙烧2 h,得产品3.24 g。
部分装置如图:
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是　 　;使用恒压滴液漏斗的原因是　 　。
(2)实验室制取N2有多种方法,请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论,结合下列供选试剂和装置,选出一种可行的方法,化学方程式为　 　,对应的装置为　 　(填标号)。
可供选择的试剂:CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、饱和NaNO2(aq)、饱和NH4Cl(aq)
可供选择的发生装置(净化装置略去):
(3)三颈烧瓶中反应生成了Fe和Fe3O4,离子方程式为　 　。
(4)为保证产品性能,需使其粒径适中、结晶度良好,可采取的措施有
　 　(填字母)。
A.采用适宜的滴液速度
B.用盐酸代替KOH溶液,抑制Fe2+水解
C.在空气氛围中制备
D.选择适宜的焙烧温度
(5)步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净,应选择的试剂为　 　;使用乙醇洗涤的目的是　 　。
(6)该实验所得磁性材料的产率为　 　(结果保留至小数点后1位)。
答案 (1)(球形)冷凝管　平衡气压,便于液体顺利流下
(2)2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O
(或NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑)　A(或B)
(3)4Fe2++8OH- === Fe↓+Fe3O4↓+4H2O　
(4)AD
(5)稀硝酸和硝酸银溶液　除去晶体表面水分,便于快速干燥
(6)90.0%
解析 (1)根据仪器的构造与用途可知,仪器a的名称是(球形)冷凝管;恒压滴液漏斗在使用过程中可保持气压平衡,使液体顺利流下。
(2)实验室中制备少量氮气的基本原理是用适当的氧化剂将氨或铵盐氧化,常见的可以是将氨气通入灼热的氧化铜中反应,其化学方程式为2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O;可选择气体通入硬质玻璃管与固体在加热条件下发生反应,即选择A装置。还可利用饱和NaNO2(aq)和饱和NH4Cl(aq)在加热条件下发生氧化还原反应制备氮气,反应的化学方程式为NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑,可选择液体与液体加热制备气体型,所以选择B装置。
(3)三颈烧瓶中FeCl2溶液与KOH溶液发生反应生成了Fe和Fe3O4,根据氧化还原反应的规律可知,该反应的离子方程式为4Fe2++8OH- === Fe↓+Fe3O4↓+4H2O。
(4)结晶度受反应速率与温度的影响,所以为保证产品性能,需使其粒径适中、结晶度良好,可采取的措施有采用适宜的滴液速度、选择适宜的焙烧温度,A、D项符合题意,若用盐酸代替KOH溶液,目标产物Fe和Fe3O4均会溶解在盐酸中,因此得不到该晶粒,B不符合题意;若在空气氛围中制备,则亚铁离子容易被空气氧化,C不符合题意。
(5)因为反应后溶液中有氯离子,所以在步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净,需取最后一次洗涤液,加入稀硝酸酸化后,再加入硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,则证明已洗涤干净;乙醇易溶于水,易挥发,所以最后使用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面水分,便于快速干燥。
考点二
有机化合物的制备
典例突破
(2023新课标卷,节选)实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下:
物质 性状 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性
安息香 白色固体 133 344 难溶于冷水,溶于热水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮 淡黄色固体 95 347 不溶于水,溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸 无色液体 17 118 与水、乙醇互溶
装置示意图如下图所示,实验步骤为:
①在圆底烧瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g FeCl3·6H2O,
边搅拌边加热,至固体全部溶解。
②停止加热,待沸腾平息后加入2.0 g安息香,加热回流45~60 min。
③加入50 mL水,煮沸后冷却,有黄色固体析出。
④过滤,并用冷水洗涤固体3次,得到粗品。
⑤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②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　　　　　　　。
(5)本实验步骤①~③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　　　　　(填字母)洗涤的方法除去。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)。
a.85% b.80%
c.75% d.70%
答案 (1)油　(2)球形冷凝管　a (3)防暴沸　(4)FeCl2
(5)氯化铁水解　(6)a　(7)b
解析 在圆底烧瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g FeCl3·6H2O,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45~60 min,反应结束后加入50 mL水,煮沸后冷却,析出黄色固体,即为二苯乙二酮,过滤,用冷水洗涤固体3次,得到粗品,再用75%乙醇重结晶,干燥后得到产品1.6 g。(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,所以仪器A中应加入油作为热传导介质;
(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②中,若沸腾时加入安息香,会暴沸,所以需要沸腾平息后加入;(4)FeCl3为氧化剂,则铁的化合价降低,还原产物为FeCl2;(5)氯化铁易水解,所以步骤①~③中,乙酸除作溶剂外,另一主要作用是抑制氯化铁水解;(6)根据安息香和二苯乙二酮的溶解特征,安息香溶于热水,二苯乙二酮不溶于水,所以可以采用热水洗涤粗品除去安息香,故选a;(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
×100%≈80.8%,最接近80%,故选b。
针对训练
1. 乙酸乙酯的制备实验如下:
步骤1:在试管a中加入无水乙醇、浓硫酸、冰醋酸,并加入沸石。在试管b中加入滴有酚酞的饱和碳酸钠溶液
步骤2:点燃酒精灯,加热反应物至微微沸腾后,改用小火加热,观察到试管b中溶液上方出现无色液体
步骤3:振荡试管b,溶液红色变浅
步骤4:用分液漏斗分离试管b中的液体混合物
下列关于该实验说法不正确的是(　　)
A.试管a中放入沸石的目的是防止加热时液体暴沸
B.导管不伸入试管b中液面以下,其目的是防止倒吸
C.步骤3中溶液红色变浅,是因为碳酸钠与乙醇发生反应
D.步骤4中应先放出水相后再从分液漏斗上口倒出乙酸乙酯
答案 C
解析 实验室用乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制备乙酸乙酯,加入药品时,为防止酸液飞溅,应先加入乙醇再加入浓硫酸和乙酸,反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O,由于混合物中含有乙醇和乙酸,易溶于水,易产生倒吸,实验时导管不能插入到液面以下,为防止液体暴沸,应加入碎瓷片。
试管a中放入沸石的目的是防止加热时液体暴沸,致使混合液冲进b中,引起危险,A正确;乙醇、乙酸易溶于水,导管不伸入试管b中液面以下,其目的是防止倒吸,B正确;步骤3中溶液红色变浅,是因为碳酸钠与乙酸发生反应,C错误;乙酸乙酯的密度小于水,步骤4中应先放出水相后再从分液漏斗上口倒出乙酸乙酯,D正确。
2.苯甲酸被广泛应用于合成药物、染料等化学品,某实验小组采用液相氧化法对其进行合成,有关药品性质及具体实验步骤如下:
【实验原理】
已知:KMnO4在弱酸、弱碱及中性条件下的还原产物为MnO2。
【药品性质】
【实验步骤】
(一)苯甲酸钾的制备。
①烧瓶中加入2.64 mL甲苯(0.025 mol)、8.500 g KMnO4(过量)、60 mL蒸馏水及一小粒碎瓷片,加热,保持回流状态直至　Ⅰ　为止,停止加热。
②向上述得到的悬浊液中加入适量的饱和NaHSO3溶液,充分反应后,由m口加入图装置A中。将活塞n　　Ⅱ　　,进行过滤。
(二)苯甲酸的制备。
③由p口向两颈烧瓶中加入一粒转子及15 mL无水乙醇,m口装上球形冷凝管,加热搅拌回流20 min,冷却后由p口加入4 mL浓盐酸,塞紧玻璃塞搅拌10 min后,将活塞n　　　　　Ⅲ　　　　　,浓缩两颈烧瓶中溶液至40 mL左右。
④冷却溶液,开始析出白色片状的苯甲酸晶体,静置30 min后过滤,用　　　Ⅳ　　　淋洗晶体,干燥得晶体1.464 g。
请回答下列问题:
(1)能被KMnO4氧化为苯甲酸的苯的同系物在结构上应具备的条件是
　　　　　(填字母);
a.只有一个侧链
b.侧链不能有支链结构
c.侧链必须含有碳碳双键或碳碳三键等不饱和结构
d.与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子
(2)装置A的名称为　　　　　　　,此实验中装置A的侧管需用棉布缠绕,其目的是　　　　　　;
(3)步骤①中,可判断“反应1”结束的Ⅰ处的实验现象为　　　　　　;
(4)步骤②中加入饱和NaHSO3溶液的目的是　　　　　　;
(5)步骤②和③中,应对活塞n进行的操作是Ⅱ:　　　　(填“关闭”或“打开”,下同),Ⅲ:　　　　;
(6)步骤③中,回流20 min的实验目的是　　　　　　;
(7)步骤④中,Ⅳ处应选用的试剂为　　　　　(填字母);
a.乙醚 b.95%乙醇 c.冷水
(8)通过提供的数据计算,该实验的产率为　　　　　。
答案 (1)ad　(2)恒压滴液漏斗　保温,防止蒸汽过早冷凝液化　(3)上层油层消失　(4)除去未反应完的KMnO4　(5)打开　关闭　(6)利用回流液淋洗附着在MnO2上的苯甲酸钾,减少损失,提高产品收率　(7)c　(8)48%
解析 (一)苯甲酸钾的制备:烧瓶中加入2.64 mL甲苯(0.025 mol)、8.500 g KMnO4(过量)、60 mL蒸馏水及一小粒碎瓷片,加热,保持回流状态直至上层油层消失为止,停止加热;向上述得到的悬浊液中加入适量的饱和NaHSO3溶液,充分反应后,由m口加入图装置A中,将活塞n打开,进行过滤。
(二)苯甲酸的制备:由p口向两颈烧瓶中加入一粒转子及15 mL无水乙醇,m口装上球形冷凝管,加热搅拌回流20 min,冷却后由p口加入4 mL浓盐酸,塞紧玻璃塞搅拌10 min后,将活塞n关闭,浓缩两颈烧瓶中溶液至40 mL左右,冷却溶液,开始析出白色片状的苯甲酸晶体,静置30 min后过滤,用冷水淋洗晶体,干燥得晶体1.464 g。
(1)能被KMnO4氧化为苯甲酸的苯的同系物在结构上应具备的条件是:与苯环直接相连的碳原子上有氢,且只有一个侧链,因此答案选ad。
(2)装置A的名称为恒压滴液漏斗;产生的气体要进行回流,为了防止蒸汽过早冷凝液化,装置A的侧管需用棉布缠绕,起到保温作用。
(3)甲苯为难溶于水的油状液体,故“反应1”结束时,即甲苯完全反应,Ⅰ处的实验现象为:上层油层消失。
(4)步骤①中加的高锰酸钾是过量的,高锰酸钾有强氧化性,NaHSO3有还原性,两者发生氧化还原反应,因此步骤②中加入饱和NaHSO3溶液的目的是:除去未反应完的KMnO4。
(5)步骤②中需将活塞n打开,使溶液经过脱脂棉片进入到烧瓶中,固体留在脱脂棉片上;步骤③中需将活塞n关闭,使气体经过装置A的侧管进行冷凝回流。
(6)加入亚硫酸氢钠与高锰酸钾反应生成了二氧化锰,表面会附着苯甲酸钾,因此步骤③中,回流20 min的实验目的是:利用回流液淋洗附着在MnO2上的苯甲酸钾,减少损失,提高产品收率。
(7)由题中表格可知,苯甲酸易溶于热水、乙醇、乙醚等溶剂,微溶于冷水,因此步骤④中,Ⅳ处应选用的试剂为冷水,答案选c。
(8)依据方程式可知,1 mol甲苯完全反应能转化为1 mol苯甲酸,0.025 mol甲苯完全反应能转化为0.025 mol苯甲酸,质量为0.025 mol×122 g·mol-1=3.05 g,实际上只得到苯甲酸1.464 g,则苯甲酸的产率为
归纳总结
有机制备实验题的解题思路
(1)分析制备流程
(2)熟悉重要仪器
(3)找准答题思路
根据题给信息,初步判定物质的性质 有机化合物制备中一般会给出相应的信息,通常会以表格的形式给出,表格中的数据主要是有机化合物的密度、沸点和在水中的溶解性,在分析这些数据时要多进行横向和纵向的比较,密度主要是与水比较,沸点主要是表中各物质的比较,溶解性主要是判断可溶还是不溶。主要根据这些数据选择分离、提纯的方法
注意仪器名称和作用 所给的装置图中有一些不常见的仪器,要明确这些仪器的作用,特别是无机制备实验中不常见的三颈烧瓶、球形冷凝管等
关注有机反应条件 大多数有机反应的副反应较多,且为可逆反应,因此设计有机化合物制备实验方案时,要注意控制反应条件,尽可能选择步骤少、副产物少的反应;由于副产物多,所以需要进行除杂、净化。另外,若为两种有机化合物参加的可逆反应,应考虑多加一些相对价廉的有机化合物,以提高另一种有机化合物的转化率和生成物的产率
考点三
实验方案的设计与评价
典例突破
硫氰化铵(NH4SCN)可以作为聚合反应和过氧化氢生产的催化剂,某化学实验小组在实验室条件下模拟制备少量样品,常压下的制备原理为:
CS2+2NH3 NH4SCN+H2S。
步骤1:将装置Ⅰ中药品A以恒定的速度滴入装有药品B的烧瓶中,确保有稳定的氨气缓慢通入装置Ⅱ;
步骤2:装置Ⅱ加热至95 ℃,发生反应,
观察到装置Ⅱ下层液体逐渐减少,直至
近乎消失时停止通入氨气。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为　 　。装置Ⅰ中所盛装的药品A、B分别为　 　。
(2)装置Ⅱ中加入H2O的目的是　 。
(3)反应开始后,为加快反应速率同时控制反应温度,装置Ⅱ可以采用的加热方式是　 　。
(4)装置Ⅲ中盛放的溶液可以是　 　,发生反应的离子方程式为　 　。
(5)该实验小组同学为检验生成的产物,设计了如下实验探究。
①取少量Ⅱ中反应后的溶液于试管中,滴加　 　溶液,振荡,出现现象　 　,得出结论产物中含有SCN-。
②设计实验证明产物中存在 :　 　(简述实验操作及现象)。
答案 (1)球形分液漏斗　浓氨水、碱石灰　(2)液封,提高NH3的利用率　(3)水浴加热　(4)NaOH溶液(或CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液等)　
②取少量Ⅱ中反应后的溶液于试管中,滴加适量浓NaOH溶液,加热,在试管口放置一张湿润的红色石蕊试纸,红色石蕊试纸变蓝
解析 装置Ⅰ加入浓氨水、碱石灰用于制备原料气NH3,NH3经过装有碱石灰的干燥管进入装置Ⅱ发生核心反应CS2+2NH3 NH4SCN+H2S,反应温度为95 ℃,可用水浴加热的方式加热,产生的H2S有毒,需要进行尾气处理。(1)由题图可知仪器a的名称为球形分液漏斗,装置Ⅰ制备氨气没有加热,可用浓氨水与碱石灰常温下反应制备,所以药品A、B分别为浓氨水、碱石灰。(2)加入H2O的目的是液封,吸收NH3,提高NH3的利用率。(3)反应温度为95 ℃,所以装置Ⅱ可以采用的加热方式是水浴加热。(4)装置Ⅲ用于吸收反应生成的酸性有毒气体H2S,所以可以用NaOH溶液来吸收,发生反应的离子方程式为H2S+2OH- === S2-+2H2O;也可以用CuSO4溶液,发生反应的离子方程式为H2S+Cu2+ === CuS↓+2H+,或者用酸性高锰酸钾溶液氧化:
(5)①Fe3+与SCN-反应使溶液变成红色,可滴加FeCl3溶液验证产物中含有SCN-,若有SCN-,则遇到Fe3+溶液会变红。② 检验时需要将其转化为NH3,然后用湿润的红色石蕊试纸检验是否产生氨气。
针对训练
1. 下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　)
选项 目的 方案设计 现象和结论
A 探究乙醇消去反应的产物 取4 mL乙醇,加入12 mL浓硫酸、少量沸石,迅速升温至140 ℃,将产生的气体通入2 mL溴水中 若溴水褪色,则乙醇消去反应的产物为乙烯
B 探究乙酰水杨酸样品中是否含有水杨酸 取少量样品,加入3 mL蒸馏水和少量乙醇,振荡,再加入1~2滴FeCl3溶液 若有紫色沉淀生成,则该产品中含有水杨酸
C 探究金属钠在氧气中燃烧所得固体粉末的成分 取少量固体粉末,加入2~3 mL蒸馏水 若无气体生成,则固体粉末为Na2O;若有气体生成,则固体粉末为Na2O2
D 探究Na2SO3固体样品是否变质 取少量待测样品溶于蒸馏水,加入足量稀盐酸,再加入足量BaCl2溶液 若有白色沉淀产生,则样品已经变质
答案 D
解析 乙醇在140 ℃、浓硫酸的作用下,会发生分子间脱水,而不发生消去反应,A项不符合题意;乙酰水杨酸中没有酚羟基,水杨酸中有酚羟基,酚羟基可以与FeCl3溶液反应显紫色,但是生成络合物,所以不会有沉淀生成,B项不符合题意;如果金属钠没有完全燃烧,剩余的金属钠与水反应也可以生成氢气,C项不符合题意;加入稀盐酸,亚硫酸根离子会转化为二氧化硫气体,加入氯化钡生成的沉淀只能是硫酸钡沉淀,可以说明样品已经变质,D项符合题意。
2.某化学实验小组探究SO2与FeCl3溶液的反应。
实验一:用如图所示实验装置制备SO2,并将足量SO2通入FeCl3溶液中,溶液迅速变为血红色;停止通入气体,将血红色溶液密闭放置5小时后,溶液变为浅绿色。
(1)制备SO2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)仪器a的名称为　　　　　,按图示装好药品后,打开K之前的操作是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)某同学取适量酸性KMnO4溶液于试管中,滴入几滴血红色溶液,溶液的紫色褪去,据此推断血红色溶液中含有Fe2+。此结论　　　　　(填“正确”或“不正确”),理由是　 　。
实验二:探究血红色溶液产生的原因
实验过程如下表:
实验序号 假设 实验内容 结论
① 与溶液中c(H+)有关 取适量上述血红色溶液,滴入Y溶液,溶液又变为黄色 假设不成立
② 与c(H2SO3)或c(SO2)有关 取实验①中溶液,滴入1 mol·L-1 NaHSO3溶液,溶液呈血红色,再逐滴滴入HCl溶液,出现×××现象 假设不成立
③ 与c( )或 c( )有关 在FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,立即变为血红色 假设
(4)实验①中,Y是　　　　　(填化学式);实验②中现象是　　　　　;实验③的结论是　　　　　。
(5)为了进—步探究血红色物质产生的主要原因,又进行了以下实验:
在0.5 mL 1 mol·L-1的FeCl3溶液中,加入浓度相同的Na2SO3溶液V1mL、NaHSO3溶液V2 mL并混合均匀,改变V1、V2的值并维持V1+V2=4.0进行多组实验,测得混合溶液的吸光度与 的关系
如图所示。(已知吸光度越大,溶液颜色越深)
①维持V1+V2=4.0的目的是
　　　　　　　　　。
②该实验得出的结论是
　　　　　　　　　。
解析 实验一先用亚硫酸钠固体和70%的H2SO4溶液反应制备二氧化硫气体,将二氧化硫通入氯化铁溶液中,探究变色原因。二氧化硫溶于水会生成亚硫酸,亚硫酸电离会产生氢离子、亚硫酸氢根、亚硫酸根,溶液中存在的微粒有氢离子、亚硫酸(或SO2)、亚硫酸氢根、亚硫酸根,故可能为这些微粒导致溶液变色,故实验二开始分别探究这些因素的影响。
(1)实验室用亚硫酸钠固体和70%的H2SO4溶液来制备二氧化硫气体,化学方程式为Na2SO3+H2SO4 ══ Na2SO4+SO2↑+H2O。
(2)仪器a的名称为球形干燥管;打开K之前的操作是打开分液漏斗的上口
活塞。
(4)实验①假设与溶液中的氢离子浓度有关,故在上述血红色溶液中加入含氢离子的物质,若血红色颜色变深,则与氢离子浓度有关,但实际现象是颜色变为黄色,故假设不成立,固定单一变量,探究氢离子浓度的影响,则不能引入别的酸根离子,故加入的Y为HCl;实验②假设与c(H2SO3)或c(SO2)有关,向实验①溶液中,滴入1 mol·L-1 NaHSO3溶液,溶液呈血红色,再逐滴滴入HCl溶液,会产生亚硫酸或二氧化硫,出现与实验①相同的现象,假设不成立,
归纳总结 探究物质性质的基本方法和程序
考向2.成分推断型综合题
典例突破
(2023浙江稽阳联考)黄血盐
{K4[Fe(CN)6]·3H2O}常用于制造颜料、印染氧化助剂、油漆、油墨等,一种以生产电石的副产物(主要成分氰化钙)为原料制备黄血盐的流程如下:
已知:
①黄血盐溶于水,不溶于乙醇和乙醚等。
②制备过程中涉及的部分反应如下:
3Ca(CN)2+FeSO4 === Ca2[Fe(CN)6]+CaSO4↓
Ca2[Fe(CN)6]+2KCl === K2Ca[Fe(CN)6]↓+CaCl2
③每一步骤均包含试剂和操作,如步骤Ⅰ包括80 ℃热水、过滤、洗涤。
请回答下列问题:
(1)下列有关说法不正确的是　 。
A.步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中洗涤目的相同,均为洗去杂质,提高纯度
B.步骤Ⅰ,使用80 ℃热水的目的只是加快溶解速率
C.步骤Ⅱ,过滤得到的滤渣的主要成分是CaSO4
D.步骤Ⅲ,可以用K2SO4固体代替KCl
(2)步骤Ⅳ,试剂X的最佳选择是　　　　　　　。(填化学式)
(3)步骤Ⅳ,重结晶前,为了得到杂质较少的K4[Fe(CN)6]·3H2O粗产品,从下列选项中选出合理的操作(操作不能重复使用)并排序:加入试剂X→加热煮沸→　　　　　→干燥→粗产品。
a.抽滤
b.趁热过滤
c.冷却至室温
d.蒸发至溶液出现晶膜,停止加热
e.蒸发至溶液中出现大量晶体,停止加热
f.乙醇洗涤
g.蒸馏水洗涤
(4)黄血盐Kx[Fe(CN)y]·nH2O的化学式可通过下列实验测定:
步骤1:准确称取m g黄血盐样品加入水中充分溶解,将所得溶液转移至容量瓶并配制成100.00 mL溶液A。
步骤2:量取25.00 mL溶液A,用2.000 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定,达到滴定终点时,共消耗KMnO4溶液30.50 mL。该实验中所发生的反应如下(未配平):
Kx[Fe(CN)y]+KMnO4+H2SO4→KHSO4+Fe2(SO4)3+MnSO4+HNO3+CO2↑
+H2O。
步骤3:向“步骤2”所得溶液中加入锰离子交换树脂,将Mn2+完全吸附后再滴加足量NaOH溶液,过滤、洗涤、灼烧,最终得红色固体0.4 g。
①步骤1中配制溶液A所需的玻璃仪器除100 mL容量瓶、玻璃棒、烧杯、量筒外还需用到　　　　　　　。
②通过计算确定样品中K+的物质的量:　　　　　　　。
③下列操作会使测定结果中y值偏小的是　　　　　(填字母)。
A.步骤1过程中黄血盐所含亚铁在空气中部分氧化
B.步骤1定容时俯视刻度线
C.步骤2滴定过程中用少量蒸馏水冲洗锥形瓶的内壁
D.步骤2滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后尖嘴部分无气泡
答案 (1)ABD　(2)K2CO3　(3)bdcaf　(4)①胶头滴管　②0.08 mol　③A
解析 副产物用热水溶解,溶液中加FeSO4溶液,生成Ca2[Fe(CN)6]和CaSO4沉淀,过滤,滤液中加KCl固体生成K2Ca[Fe(CN)6]沉淀,过滤,滤渣K2Ca[Fe(CN)6]加碳酸钾溶液加热煮沸反应生成碳酸钙沉淀和K4[Fe(CN)6]溶液,趁热过滤除去碳酸钙、溶液蒸发至溶液出现晶膜,停止加热、冷却至室温、抽滤、用乙醇洗涤、干燥得到粗产品。(1)步骤Ⅰ、Ⅱ洗涤目的是减少滤渣中有用离子的损失,提高产率,故A错误;步骤Ⅰ,使用80 ℃热水的目的是提高溶解度,故B错误;步骤Ⅱ,FeSO4和Ca(CN)2反应生成CaSO4沉淀,过滤得到的滤渣的主要成分是CaSO4,故C正确;步骤Ⅲ,若用K2SO4固体代替KCl,会生成CaSO4沉淀,使产品不纯,故D错误;故选ABD。
(2)步骤Ⅲ的产物是K2Ca[Fe(CN)6],步骤Ⅳ是把K2Ca[Fe(CN)6]转化为K4[Fe(CN)6]·3H2O,除去过量的Ca2+,同时增大K+的量,根据元素守恒,试剂X的最佳选择是K2CO3。(3)为了得到杂质较少的K4[Fe(CN)6]·3H2O粗产品,加入试剂K2CO3→加热煮沸→为防止K4[Fe(CN)6]结晶,趁热过滤→蒸发至溶液出现晶膜,停止加热→冷却至室温→抽滤→由于K4[Fe(CN)6]·3H2O难溶于乙醇,用乙醇洗涤→干燥→粗产品。(4)①步骤1中配制溶液A,定容需要用胶头滴管,所需的玻璃仪器除100 mL容量瓶、玻璃棒、烧杯、量筒外还用到胶头滴管。②向“步骤2”所得溶液中加入锰离子交换树脂,将Mn2+完全吸附后再滴加足量NaOH溶液,过滤、洗涤、灼烧,最终得红色固体
0.4 g。可知生成Fe2O3的质量为0.4 g,则n(Fe2+)= ×2=0.005 mol;
Kx[Fe(CN)y]+KMnO4+H2SO4→KHSO4+Fe2(SO4)3+MnSO4+HNO3+CO2↑+H2O,Fe元素化合价由+2价升高为+3价、C元素化合价由+2价升高为+4价、N元素化合价由-3价升高为+5价,Mn元素化合价由+7价降低为+2价,反应共消耗2.000 mol·L-1酸性KMnO4溶液30.50 mL,根据得失电子守恒0.005×[1+(2+8)×y]=2× ×5,解得y=6,根据电荷守恒,x=4,所以样品中K+的物质的量为0.005 mol×4× =0.08 mol。③步骤1过程中黄血盐所含亚铁在空气中部分被氧化,消耗高锰酸钾的物质的量偏小,则y偏小,故选A;步骤1定容时俯视刻度线,则消耗高锰酸钾的物质的量偏大,则y偏大,不选B;步骤2滴定过程中用少量蒸馏水冲洗锥形瓶的内壁,对消耗高锰酸钾的物质的量无影响,则y不变,不选C;D项,步骤2滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后尖嘴部分无气泡,消耗高锰酸钾的物质的量偏大,则y偏大,不选D;故选A。
针对训练
1. 碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种绿色细小无定型粉末状固体,可用作分析试剂及杀虫剂,不溶于水和乙醇。某化学小组探
究碱式碳酸铜的实验室制法,通过查阅资料,提出了两种实验室制法。
方法一:称取14 g CuSO4·5H2O固体与16 g Na2CO3·10H2O固体,分别于研钵中研细后再混合研磨,研磨过程中有气泡产生,固体变成糊状物。将糊状物投入200 mL水中,快速搅拌,有绿色沉淀产生,减压过滤,洗涤,干燥得产品。回答下列问题:
(1)写出上述过程中发生反应的化学方程式:　 　。
(2)采用减压过滤的目的是　 　。
方法二:通过如下装置制取(夹持及加热装置略去)。
(3)仪器A的名称为　 　。
(4)实验中控制反应温度为75 ℃,若温度过高或过低,可能产生的后果为　 　。
(5)洗涤沉淀时,确认沉淀洗涤干净的方法是　 　。
在不断搅拌下,逐滴滴入CuSO4溶液,控制滴入的CuSO4与Na2CO3物质的量之比约为1∶1.2,控制反应温度在75 ℃,反应一段时间,有暗绿色沉淀产生,过滤,洗涤,干燥得产品。
(6)在实验中发现,若混合反应物时将Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液,开始得到的沉淀为蓝色沉淀,这是因为Cu2(OH)2CO3析出时将CuSO4包裹其中所致,下列方法可以除去沉淀中CuSO4的方法有　 　(填字母)。
A.长时间放置混合物　　　　　 B.搅拌
C.加热生成物 D.多次洗涤沉淀
(7)通过X射线衍射的方法检测生成物,发现产物组成为Cux(OH)y(CO3)z。称取7.38 g该物质加热使其分解,产物依次用浓硫酸和碱石灰吸收,分别增重了0.9 g及0.88 g,则该物质的化学式为　 　。
答案 (1)2CuSO4·5H2O+2Na2CO3·10H2O === Cu2(OH)2CO3+2Na2SO4+CO2↑+29H2O
(2)碱式碳酸铜固体颗粒细小,用减压过滤来提高过滤效率　(3)三颈烧瓶　(4)温度太高,碱式碳酸铜受热分解;温度过低,反应缓慢以至于难以得到碱式碳酸铜　(5)洗涤液中先加入盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,若没有白色沉淀产生,说明沉淀洗涤干净
(6)D　(7)Cu7(OH)10(CO3)2
解析 (1)方法一过程中发生反应的化学方程式为2CuSO4·5H2O+2Na2CO3·10H2O === Cu2(OH)2CO3+2Na2SO4+CO2↑+29H2O。
(2)根据题干可知,碱式碳酸铜是细小无定型粉末状固体,颗粒较小,用普通的常压过滤,过滤效率很低,需要用减压过滤来提高过滤效率。
(3)仪器A为三颈烧瓶。
(4)实验中控制反应温度为75 ℃,温度太高,碱式碳酸铜受热分解;温度过低,反应缓慢以至于难以得到碱式碳酸铜。
(5)可以通过检测洗涤液中是否含有 来确认沉淀是否洗涤干净,可采用盐酸酸化的氯化钡溶液检测。
(6)长时间放置混合物,无法彻底除去CuSO4,A项错误;搅拌无法除去CuSO4,B项错误;加热使Cu2(OH)2CO3分解,C项错误;碱式碳酸铜不溶于水,而硫酸铜溶于水,故多次洗涤沉淀能够除去硫酸铜,D项正确。
(7)通过X射线衍射的方法检测生成物,发现产物组成为Cux(OH)y(CO3)z。称取7.38 g该物质加热使其分解,产物依次用浓硫酸和碱石灰吸收,分别增重了0.9 g及0.88 g,浓硫酸吸收水,故水的质量为0.9 g,碱石灰吸收二氧化碳,故二氧化碳为0.88 g,剩余的为CuO,CuO与水、CO2的物质的量之比
=0.07∶0.05∶0.02=7∶5∶2,则该物质的化学式为Cu7(OH)10(CO3)2。
2. CaS微溶于水,常用于制发光漆,还用于医药工业、重金属处理及环保中。可用硫酸钙与焦炭高温反应制备,主反应为CaSO4(s)+4C(s) CaS(s)+4CO(g),该反应过程中还可能产生SO2、CO2、CaO等副产物。某兴趣小组为了探究该反应的总化学方程式,设计了如图所示的实验装置[图中所用试剂均为足量,假设产生的气体在相应的装置中完全反应,CO不与酸性KMnO4溶液反应]。
(1)仪器D的名称是　 　;实验开始前要通入N2的目的是　 　。
(2)长颈漏斗的作用是　 　。
(3)B中溶液颜色变浅,写出其中反应的离子方程式:　 　。
(4)能说明产物中有CO的实验现象是　 　。
(5)取A中少量剩余固体溶于水,并不断搅拌一段时间后有淡黄色浑浊出现,请解释产生该现象的原因　 　。
(6)如果实验前后B、C、E装置的质量变化分别为增重1.28 g,增重0.44 g,减轻0.64 g,忽略装置中原有的CO2,则硫酸钙与焦炭高温焙烧时发生的总化学方程式为　 　;若反应后不通入N2,则计算出的CaS的化学计量数　 　(填“偏大”“偏小”“无影响”或“无法确定”)。
答案 (1)(球形)干燥管　将装置中的空气排尽,以免干扰实验
(2)防止堵塞(或平衡压强)
(4)E中出现红色固体,F中澄清石灰水变浑浊
(5)-2价的硫被O2氧化为硫单质　
(6)3CaSO4+5C CaS+2SO2↑+CO2↑+4CO↑+2CaO　无法确定
归纳总结
物质成分探究实验设计流程
考向3.“定量探究型”实验方案的设计与评价
典例突破
为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数,某化学兴趣小组进行了如下实验。利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出,再进行滴定来测定含量。实验装置如图所示。
(1)装置c的名称是　 　。玻璃管a的作用为　 　。
(2)实验步骤:①连接好实验装置,检查装置气密性;②往c中加入m g氟化稀土样品和一定体积的高氯酸,f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热装置
b、c。
①下列物质可代替高氯酸的是　 　(填字母)。
a.硫酸　　b.盐酸　　c.硝酸　　d.磷酸
②水蒸气发生装置b的作用是　 　。
(3)定量测定:将f中得到的馏出液配成100 mL溶液,取其中20 mL加入V1 mL a mol·L-1 La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀(不考虑其他沉淀的生成),再用c mol·L-1 EDTA标准溶液滴定剩余La3+(La3+与EDTA按1∶1配合),消耗EDTA标准溶液V2 mL,则氟化稀土样品中氟的质量分数为 　。
(4)问题讨论:
若观察到f中溶液红色褪去,可采用最简单的补救措施是　 　。否则会使实验结果
　 　(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。实验中除有HF气体外,可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成,实验结果将
　 　(填“偏高”“偏低”或“不受影响”),理由是
　 　。
答案 (1)三颈烧瓶　平衡气压,防止仪器b中压强过大　(2)①ad　②水蒸气进入c中,把c中产生的HF全部赶到f中,减少实验误差　
(4)添加NaOH溶液　偏低　不受影响　SiF4气体进入到f中进行水解,重新生成HF,被溶液吸收,氟元素没有损失
解析 装置c中利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出,装置b产生的水蒸气能将HF吹至装置f中冷凝收集,再用滴定法测定氟含量。
(1)装置c的名称为三颈烧瓶;玻璃管a与外界连通,作用为平衡气压,防止仪器b中压强过大;
(2)①本实验利用的是高氯酸的高沸点的性质,即不易挥发的性质,硫酸和磷酸都不易挥发,盐酸和硝酸易挥发,所以正确选项为ad;
②水蒸气发生装置b的作用是使水蒸气进入到c中,把c中产生的HF全部赶到f中,减少实验误差;
(3)La3+分为两个部分,一部分与F-反应,比例为1∶3,另一部分与EDTA结合,比例为1∶1,EDTA消耗的La3+为cV2×10-3 mol,F-消耗的La3+为(aV1-cV2) ×10-3 mol,20 mL溶液中F-的物质的量为(aV1-cV2)×10-3×3 mol,100 mL溶液中F-的物质的量为(aV1-cV2)×10-3×3×5 mol,氟化稀土样品中氟的质量分数为
(4)f中的NaOH溶液是为了吸收挥发出来的HF,避免F元素的损失,当溶液红色褪去,说明NaOH不足,此时只需要再添加NaOH溶液;SiF4气体进入到f中进行水解,重新生成HF,被溶液吸收,氟元素没有损失,所以对实验结果没有影响。
针对训练
1.六氯化钨(WCl6)可用作有机合成催化剂,熔点为283 ℃,沸点为340 ℃,易溶于CS2,极易水解。实验室中,先将三氧化钨(WO3)还原为金属钨(W)再制备WCl6,装置如图所示(夹持装置略)。回答下列问题:
(1)检查装置气密性并加入WO3。先通N2,其目的是　 　;一段时间后,加热管式炉,改通H2,对B处逸出的H2进行后续处理,仪器A的名称为　 　,证明WO3已被完全还原的现象是　 　。
(2)WO3完全还原后,进行的操作为:①冷却,停止通H2;②以干燥的接收装置替换E;③在B处加装盛有碱石灰的干燥管;④……;⑤加热,通Cl2;⑥……
碱石灰的作用是　 　;操作④是　 　,目的是　 　。
答案 (1)排出装置中的空气　直形冷凝管　不再有水凝结
(2)吸收多余氯气,防止污染空气;防止空气中的水蒸气进入　通入N2　排出装置中的H2
解析 (1)用H2还原WO3制备W,装置中不能有空气,所以先通N2,其目的是排出装置中的空气。
由仪器构造可知仪器A的名称为直形冷凝管。
当反应结束时,不再有水生成,则直形冷凝管中不会再有水凝结。
(2)由题给信息可知WCl6极易水解,W与Cl2反应制取WCl6时,要在B处加装盛有碱石灰的干燥管,防止空气中的水蒸气进入E中,所以碱石灰的作用其一是吸收多余氯气,防止污染空气;其二是防止空气中的水蒸气进入E。
在操作⑤加热,通Cl2之前,装置中有多余的H2,需要除去,所以操作④是再次通入N2,目的是除去装置中的H2。
2.(2022河北卷)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量,设计实验如下:
①三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水;锥形瓶中加入125 mL水、1 mL淀粉溶液,并预加0.30 mL 0.010 00的碘标准溶液,搅拌。
②以0.2 L·min-1流速通氮气,再加入过量磷酸,加热并保持微沸,同时用碘标准溶液滴定,至终点时滴定消耗了1.00 mL碘标准溶液。
③做空白实验,消耗了0.10 mL碘标准溶液。
④用适量Na2SO3替代香菇样品,重复上述步骤,测得SO2的平均回收率为95%。
已知: (H3PO4)=7.1×10-3, (H2SO3)=1.3×10-2
回答下列问题:
(1)装置图中仪器a、b的名称分别为　　　　　、　　　　　。
(2)三颈烧瓶适宜的规格为　　　　(填字母)。
A.250 mL　B.500 mL　C.1 000 mL
(3)解释加入H3PO4,能够生成SO2的原因: 　。
(4)滴定管在使用前需要　　　　　、洗涤、润洗;滴定终点时溶液的颜色为　　　　　;滴定反应的离子方程式为　 　。
(5)若先加磷酸再通氮气,会使测定结果　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(6)该样品中亚硫酸盐含量为　　　　　　 mg·kg-1(以SO2计,结果保留至小数点后一位)。
解析 由题中信息可知,检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是:用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2,用氮气将SO2排入锥形瓶中被水吸收,最后用碘标准溶液滴定,测出样品中亚硫酸盐含量。
(1)根据仪器a、b的结构可知,装置图中仪器a、b的名称分别为球形冷凝管和酸式滴定管。
(4)滴定管在使用前需要检验其是否漏水、洗涤、润洗;滴定前,溶液中的碘被SO2还原为碘离子,溶液的颜色为无色,滴定终点时,过量的半滴标准碘液使淀粉溶液变为蓝色且半分钟内不变色,因此,滴定终点时溶液为蓝色;滴定反应的离子方程式为I2+SO2+2H2O ══ 2I-+4H++ 。
(5)若先加磷酸再通氮气,则不能将装置中的空气及时排出,有部分亚硫酸盐和SO2被装置中的氧气氧化,碘的标准液的消耗量将减少,因此会使测定结果偏低。
归纳总结
1.物质组成计算的常用方法
类型 解题方法
物质含 量计算 根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等,求出混合物中某一成分的质量,再除以样品的总质量,即可得出其含量
确定物质化学式的计算 ①根据题给信息,计算有关物质的物质的量。②根据电荷守恒,确定未知离子的物质的量。③根据质量守恒,确定结晶水的物质的量。④各粒子的物质的量之比即物质化学式的下标比
类型 解题方法
热重曲线计算 ①设晶体为1 mol 。②失重一般是先失水、再失气态非金属氧化物。③计
算每步的m余, =固体残留率。④晶体中金属质量不减少,仍在m余中。⑤失重后的残留物一般为金属氧化物,由质量守恒得mO,由
n金属∶nO即可求出失重后物质的化学式
多步滴定计算 复杂的滴定可分为两类:
(1)连续滴定法:第一步滴定反应生成的产物,还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量,可计算出第一步滴定的反应物的物质的量。
(2)返滴定法:第一步用的滴定剂是过量的,然后第二步再用另一种物质返滴定过量的物质。根据第一步加入的量减去第二步中过量的量,即可得出第一步所求物质的物质的量
2.定量型实验题的解题模板
研专项 前沿命题
化学实验综合题解题策略
题型 考查内容 非选择题 考查知识 化学基本操作、物质分离提纯、物质制备、定量测定
核心素养 科学探究与创新意识、科学态度与社会责任
例1.氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原
性质。
回答下列问题:
(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是　　　　　　,a中的试剂为　　　　　　。
(2)b中采用的加热方式是　　　　　　。c中化学反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,采用冰水浴冷却的目的是　　　　　　　　　　。
(3)d的作用是　　　　　　　,可选用试剂　　　　(填字母)。
A.Na2S B.NaCl
C.Ca(OH)2 D.H2SO4
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,　　　　,　　　　　　　　　　,干燥,得到KClO3晶体。
(5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。1 号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显　　　　色。可知该条件下KClO3的氧化能力　　　　(填“大于”或“小于”)NaClO。
思路指导 整体分析反应装置。装置共分四部分。
(1)仪器的名称和试剂的选择
根据盛放MnO2粉末的仪器结构可知该仪器为圆底烧瓶;利用浓盐酸和MnO2粉末共热制取氯气,生成的氯气中混有HCl气体,因此装置a的作用是除去氯气中混有的HCl气体,除杂试剂可选用饱和食盐水。
(2)制备目标物质的分析
由题给信息可知,b装置中生成KClO3,c装置中生成NaClO。
①加热方式的判断。
盛有KOH溶液的试管放在盛有水的大烧杯中加热,该加热方式为水浴加热。
②离子方程式的书写。
由目标产物及图示分析可知,c装置中氯气与NaOH溶液反应生成NaClO和NaCl,离子方程式为Cl2+2OH- === ClO-+Cl-+H2O。
③操作目的的分析——对比分析。
第一步,进行比较。
第二步,得出结论。产物中氯元素的价态不同取决于反应的温度。
第三步,回答问题。冰水浴的目的是避免生成NaClO3。
(3)装置的作用和试剂的选择
第一步,物质性质的分析:氯气有毒;
第二步,装置作用的判断:d装置的作用是吸收尾气(Cl2);
第三步,根据物质性质选择试剂:
Na2S可以将氯气还原成氯离子,可以吸收氯气,A项正确;
氯气在NaCl溶液中溶解度很小,无法充分吸收氯气,B项错误;
氯气可以与Ca(OH)2悬浊液反应生成氯化钙和次氯酸钙,C项正确;
氯气与硫酸不反应,且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度,D项错误。
(4)实验基本操作——从溶液中得到晶体的操作
依据:从溶液中得到晶体的一般操作为“蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥”。
结论:根据一般操作步骤和该题设问可得出相关结论:过滤、洗涤。
(5)氧化能力强弱的探究
答案 (1)圆底烧瓶　饱和食盐水
(2)水浴加热　Cl2+2OH- === Cl-+ClO-+H2O　避免生成NaClO3
(3)吸收尾气(Cl2)　AC　(4)过滤　少量(冷)水洗涤
(5)紫　小于
例2.胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾,并测定其结晶水的含量。回答下列问题:
(1)制备胆矾时,用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外,还必须使用的仪器有　 　(填字母)。
A.烧杯 B.容量瓶 C.蒸发皿 D.移液管
(2)将CuO加入适量的稀硫酸中,加热,其主要反应的化学方程式为　 　,与直接用废铜和浓硫酸反应相比,该方法的优点是　 。
(3)待CuO完全反应后停止加热,边搅拌边加入适量H2O2,冷却后用NH3·H2O调pH为3.5~4,再煮沸10 min,冷却后过滤。滤液经如下实验操作:加热蒸发、冷却结晶、　 　、乙醇洗涤、　 　,得到胆矾。其中,控制溶液pH为3.5~4的目的是　 　,煮沸10 min的作用是　 。
思路指导
(1)原料与稀硫酸的反应在烧杯中进行,其中稀硫酸用量筒量取,充分反应后需过滤除去不溶性杂质,用到烧杯、漏斗、玻璃棒,胆矾从溶液中析出需要蒸发滤液,蒸发滤液需要用到蒸发皿、玻璃棒、酒精灯,故选AC。
(2)CuO与稀硫酸在加热时反应的化学方程式为CuO+H2SO4 CuSO4+H2O;铜与浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式为Cu+2H2SO4
CuSO4+SO2↑+2H2O,硫酸利用率低且产生的SO2会污染大气。将工业废铜焙烧得到CuO,再用稀硫酸溶解CuO,可以避免生成SO2,同时可提高硫酸利用率。
(3)从滤液中获得胆矾的实验操作包括:加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。由于焙烧废铜得到的CuO中含有氧化铁,用硫酸溶解时产生硫酸铁杂质,为从CuSO4溶液中除去Fe2(SO4)3,应控制溶液pH为3.5~4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,同时还可抑制CuSO4水解,防止生成Cu(OH)2沉淀;煮沸10 min的作用是破坏Fe(OH)3胶体,促进Fe(OH)3沉淀的生成。
答案 (1)AC
(2)CuO+H2SO4 CuSO4+H2O　不产生SO2(硫酸利用率高)
(3)过滤　干燥　除尽铁和抑制CuSO4水解　破坏Fe(OH)3胶体,易于过滤
突破方法 化学实验综合题解题流程
针对训练
1.(2022山东卷)实验室利用FeCl2·4H2O和亚硫酰氯(SOCl2)制备无水FeCl2的装置如图所示(加热及夹持装置略)。已知SOCl2沸点为76 ℃,遇水极易反应生成两种酸性气体。
回答下列问题:
(1)实验开始先通N2。一段时间后,先加热装置　　　(填“a”或“b”)。装置b内发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。装置c、d共同起到的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)现有含少量杂质的FeCl2·nH2O,为测定n值进行如下实验:
实验Ⅰ:称取m1 g样品,用足量稀硫酸溶解后,用c mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+达终点时消耗V mL(滴定过程中 转化为Cr3+,Cl-不反应)。
实验Ⅱ:另取m1 g样品,利用上述装置与足量SOCl2反应后,固体质量为m2 g。
则n=　　　　　;下列情况会导致n测量值偏小的是　　　　(填字母)。
A.样品中含少量FeO杂质
B.样品与SOCl2反应时失水不充分
C.实验Ⅰ中,称重后样品发生了潮解
D.滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成
(3)用上述装置,根据反应TiO2+CCl4 TiCl4+CO2制备TiCl4。已知TiCl4与CCl4分子结构相似,与CCl4互溶,但极易水解。选择合适仪器并组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯(加热及夹持装置略),安装顺序为①⑨⑧　　　　　(填序号),先馏出的物质为　　　　　　　　　　。
解析 已知SOCl2遇水极易反应生成两种酸性气体,则FeCl2·4H2O与SOCl2制备无水FeCl2的反应原理为SOCl2吸收FeCl2·4H2O受热失去的结晶水生成SO2和HCl,HCl可抑制FeCl2的水解,从而制得无水FeCl2。
(1)实验开始时先通N2,排尽装置中的空气,防止氯化亚铁被氧化。一段时间后,先加热装置a,产生的SOCl2气体充满装置b后,再加热装置b,装置b中发生反应的化学方程式为FeCl2 4H2O+4SOCl2(g) FeCl2+4SO2+8HCl;装置c、d的共同作用是冷凝回流SOCl2,提高SOCl2的利用率。
B项,样品与SOCl2反应时失水不充分,则m2偏大,由 可知,n的测量值偏小,符合题意;C项,实验Ⅰ称重后,样品发生了潮解,样品的质量变大,但是消耗的K2Cr2O7溶液的体积V不变,使n的测量值不变,不符合题意;D项,滴定达到终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成,导致读取的K2Cr2O7溶液的体积V偏小,使n的测量值偏大,不符合题意。
(3)组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯,按由下而上、从左到右的顺序组装,安装顺序为①⑨⑧,然后连接冷凝管,蒸馏装置中应选择直形冷凝管⑥、不选用球形冷凝管⑦,接着连接尾接管⑩,TiCl4极易水解,为防止外界水蒸气进入,最后连接③⑤(防止空气中的水蒸气进入),综上,安装顺序为①⑨⑧⑥⑩③⑤;由于TiCl4、CCl4分子结构相似,TiCl4的相对分子质量大于CCl4,TiCl4分子间的范德华力较大,TiCl4的沸点高于CCl4的沸点,故先蒸出的物质为CCl4。
2.某课外活动小组欲利用CuO与NH3反应,研究NH3的某种性质并测定其组成,设计了如下实验装置(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题:
(1)实验室中,利用装置A,还可制取的有色气体是　　(填字母)。
A.Cl2 B.O2
C.CO2 D.NO2
(2)仪器b中可选择的固体试剂为　　　　　(填名称)。
(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体,量气管有无色无味的气体生成,上述现象证明NH3具有　　　　　性,写出相应的化学方程式:　 。
(4)E装置中浓硫酸的两点作用是 　。
(5)对装置F进行读取气体体积时,下列说法中正确的是　　　　　。
A.量气管内液面不再变化时抓紧时间读数
B.让量气管内气体冷却到室温后再读数
C.上下移动漏斗,使漏斗和量气管内液面在同一水平线上
D.对量气管进行读数时,眼睛、刻度、凹液面必须在同一水平线上
(6)实验完毕,若测得仪器D增重m g,装置F测得气体的体积为n L(已折算成标准状况),则氨分子中氮、氢的原子个数比为　　　　　(用含m、n字母的代数式表示)。
明考向 真题演练
1.(2023浙江1月选考)探究铁及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　)
选项 实验方案 现象 结论
A 往FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2+的氧化能力比Zn2+弱
B 往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液,再加入少量K2SO4固体 溶液先变成血红色后无明显变化 Fe3+与SCN-的反应不可逆
C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸,滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有+3价铁
D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3+先水解得Fe(OH)3再聚集成Fe(OH)3沉淀
答案 D
解析 FeCl2溶液中加入Zn片,Fe2++Zn === Fe+Zn2+,溶液由浅绿色变为无色,Fe2+的氧化能力比Zn2+强,A错误;溶液变成血红色的原因是发生了反应Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,平衡移动与 和K+无关,B错误;铁离子可能先与单质铁反应生成亚铁离子,则溶液呈绿色,C错误;向废水中滴加饱和氯化铁溶液,制取Fe(OH)3胶体,继续加热则胶体因聚沉变为沉淀,D正确。
2.(2023辽宁卷)某小组进行实验,向10 mL蒸馏水中加入0.4 g I2,充分振荡,溶液呈浅棕色,再加入0.2 g锌粒,溶液颜色加深;最终紫黑色晶体消失,溶液褪色。已知 (aq)为棕色,下列关于颜色变化的解释错误的是(　　)
选项 颜色变化 解释
A 溶液呈浅棕色 I2在水中溶解度较小
B 溶液颜色加深 发生了反应:I-+I2
C 紫黑色晶体消失 I2(aq)的消耗使溶解平衡I2(s) I2(aq)右移
D 溶液褪色 Zn与有色物质发生了置换反应
答案 D
3.(2023全国乙卷)元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。
回答下列问题:
(1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中,先　　　　,而后将已称重的U形管c、d与石英管连接,检查　　　　。依次点燃煤气灯　　　　　,进行实验。
(2)O2的作用有　　　　　　　　　　　。CuO的作用是
　　　　　　　　　(举1例,用化学方程式表示)。
(3)c和d中的试剂分别是　　　　　、　　　　　(填字母)。c和d中的试剂不可调换,理由是　 　。
A.CaCl2 B.NaCl
C.碱石灰(CaO+NaOH) D.Na2SO3
(4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后,应进行操作: 　。
取下c和d管称重。
(5)若样品CxHyOz为0.023 6 g,实验结束后,c管增重0.010 8 g,d管增重
0.035 2 g。质谱测得该有机物的相对分子质量为118,其分子式为　　　 　　。
答案 (1)通O2(排除空气)　气密性　b、a
(2)作为载气和氧化剂　CO+CuO Cu+CO2
(3)A　C　碱石灰同时吸收CO2和H2O
(4)关闭煤气灯,待c管和d管冷却至室温,停止通入O2
(5)C4H6O4
解析 (1)在反应前需要先将装置中的空气,尤其是空气中的二氧化碳和水蒸气排出。因此,需要先通入氧气,接着组装后续实验装置,进行气密性检验。为防止煤气灯a处加热时有机物与氧气因反应不充分产生的一氧化碳无法被干燥剂吸收而引起的误差,因此先要点燃b处煤气灯,再点燃a处煤气灯。
(2)O2的作用是作为载气和氧化剂。氧化铜可将可能产生的CO进一步氧化为CO2,反应的化学方程式为CuO+CO CO2+Cu。
(3)c、d两个干燥管中装的试剂的作用分别是:吸收水蒸气、吸收二氧化碳。因此干燥管c中装的是无水氯化钙,而干燥管d中装的是碱石灰。二者不可互换,因为碱石灰既可以吸收水蒸气又可以吸收二氧化碳。
(4)反应进行完毕之后需要关闭煤气灯,待c管和d管冷却至室温,停止通入O2。

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