2021届高考化学二轮专题突破:1有机制备综合实验【word版,含答案与解析】

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2021届高考化学二轮专题突破:1有机制备综合实验【word版,含答案与解析】

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有机制备综合实验
1.(2020·江西九江一模)丙酰氯(CH3CH2COCl)是香料、医药、农药的重要中间体,制备丙酰氯的反应原理为3CH3CH2COOH+PCl33CH3CH2COCl+H3PO3。实验小组设计如下实验制备丙酰氯,然后测定产率。
已知:相关数据如下表所示:
物质
密度/g·mL-1
沸点/℃
性质
CH3CH2COOH
0.99
141
易溶于水、乙醇、乙醚
PCl3
1.57
76.1
与水剧烈反应,溶于乙醇、乙醚
CH3CH2COCl
1.06
80
与水和乙醇剧烈反应,溶于乙醚
H3PO3
1.65
200(分解)
白色晶体,易溶于水和乙醇,易被氧化
图1
图2
回答下列问题:
(1)仪器A的作用为_________________________________________。
(2)用图1所示装置制备CH3CH2COCl。
①向三颈瓶中加入18.5mLCH3CH2COOH,通入一段时间N2,加入8.7mLPCl3。通入一段时间N2的作用为_____________________________________。
②水浴加热,其优点为_________________________________。
③充分反应后,停止加热,冷却至室温。
(3)将三颈瓶中的液体小心转移入图2所示装置中,进行初步分离。
①仪器B的名称为___________。冷凝管的出水口为______(填“a”或“b”)。
②若最终所得CH3CH2COCl的体积为18.0mL,则CH3CH2COCl的产率为________(保留三位有效数字)。
③C的作用为________________________;若无C,将导致所测CH3CH2COCl的产率________(填“偏高”或“偏低”)。
2.(2020·西南师大一模)实验室可利用如图实验装置合成对氨基苯磺酸。实验步骤如下:
①在一个250mL三颈烧瓶中加入10mL苯胺及几粒沸石,将三颈烧瓶放入冷水中冷却,小心地加入18mL浓硫酸。
②将三颈烧瓶置于油浴中缓慢加热至170~180℃,维持此温度2~2.5h。
③将反应液冷却至约50℃后,倒入盛有100mL冷水的烧杯中,用玻璃棒不断搅拌,促使晶体析出,抽滤,用少量冷水洗涤,得到的晶体是对氨基苯磺酸粗产品。
④将粗产品用沸水溶解,冷却结晶(若溶液颜色过深,可用活性炭脱色),抽滤,收集产品,晾干。
(说明:100mL水在20℃时可溶解对氨基苯磺酸10.8g,在100℃时可溶解66.7g)
试回答下列问题并填空。
(1)装置中冷凝管的作用是__________________。
(2)步骤②中采用油浴加热,下列说法正确的是______(填字母)。
A.用油浴加热的好处是反应物受热均匀,便于控制温度
B.此处也可以改用水浴加热
C.实验装置中的温度计可以改变位置,也可使其水银球浸入在油中
(3)步骤③用少量冷水洗涤晶体的好处是_______________。
(4)步骤④中有时需要将“粗产品用沸水溶解,冷却结晶,抽滤”的操作进行多次,其目的是__________________。每次抽滤后均应将母液收集起来,进行适当处理,其目的是________________。
3.(2020·辽阳一模)醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:
可能用到的有关数据如下:
相对分子质量
密度/g·cm-3
沸点/℃
溶解性
环己醇
100
0.9618
161
微溶于水
环己烯
82
0.8102
83
难溶于水
合成反应:
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸。b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃。
分离提纯:
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。
回答下列问题:
(1)装置b的名称是________。
(2)加入碎瓷片的作用是______________________________;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是________(填字母)。
A.立即补加
B.冷却后补加
C.不需补加
D.重新配料
(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为_____________________。
(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并________;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的________(填“上口倒出”或“下口放出”)。
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是______________________________。
(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有________(填字母,下同)。
A.圆底烧瓶
B.温度计
C.吸滤瓶
D.球形冷凝管
E.接收器
(7)本实验所得到的环己烯产率是________。
A.41%
B.50%
C.61%
D.70%
4.(2020·湛江一模)工业上乙醚可用于制造无烟火药。实验室合成乙醚的原理如下:
主反应:2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O;
副反应:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O。
[乙醚制备]装置设计如图(部分装置略):
(1)仪器a是________(写名称);仪器b应更换为下列的________(填标号)。
A.干燥管
B.直形冷凝管
C.玻璃管
D.安全瓶
(2)实验操作的正确排序为________(填标号),取出乙醚立即密闭保存。
a.安装实验仪器
b.加入12mL浓硫酸和少量乙醇的混合物
c.检查装置气密性
d.熄灭酒精灯
e.通冷却水并加热烧瓶
f.拆除装置
g.控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等
(3)反应温度不超过145℃,其目的是______________________________。若滴入乙醇的速率明显超过馏出液速率,则反应速率会降低,可能的原因是______________________________________________________________。
[乙醚提纯]
(4)粗乙醚中含有的主要杂质为________;无水氯化镁的作用是___________。
(5)操作a的名称是________;进行该操作时,必须用水浴代替酒精灯加热,其目的与制备实验中将尾接管支管接至室外相同,均为______________________。
5.(2020·成都二模)三氯甲醛(CCl3CHO)可用于生产氯霉素、合霉素等,其在实验室制备的反应原理为C2H5OH+4Cl2CCl3CHO+5HCl,可能发生的副反应是C2H5OH+HClC2H5Cl+H2O。某探究小组在实验室模拟制备三氯乙醛的装置如图所示(夹持、加热装置均略去)。回答下列问题:
(1)仪器a的名称是__________,采用该仪器的理由是_________________。
(2)仪器b中冷凝水从___(填“p”或“q”)口进。
(3)装置A中MnO2用KClO3代替,反应在常温下进行,试写出反应的离子方程式:________________________________________。若撤去装置B,对实验的影响是____________。
(4)测定产品纯度:
①称取0.40g产品,配成待测溶液,加入20.00mL0.100mol/L碘标准溶液,再加适量碱液,充分反应:CCl3CHO+OH-=CHCl3+HCOO-,HCOO-+I2=H++2I-+CO2↑;
②再加适量盐酸调节溶液的pH,并立即用0.020mol/L的Na2S2O3溶液滴定到终点,发生反应:2S2O32-+I2=S4O62-+2I-;
③重复上述操作3次,平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
滴定时所用指示剂是______,达到滴定终点的现象是______________________,测得产品的纯度是_________(保留三位有效数字)。
6.(2020·山西六校质检)间溴苯甲醛常用作医药中间体,实验室以苯甲醛为原料,在无水AlCl3催化下加热制备间溴苯甲醛。
Ⅰ.催化剂的制备
如图1是实验室制取少量无水AlCl3的相关实验装置。已知无水氯化铝易升华,极易潮解。
(1)若气体A是Cl2,且由KMnO4和浓盐酸反应制取,该反应的离子方程式为____________________________________。
(2)若固体B是AlCl3·6H2O,则气体A是__________,通入气体A的目的是___________________。
(3)若气体A为Cl2,乙中的药品是碱石灰,则碱石灰的作用是______________________。
Ⅱ.间溴苯甲醛的制备实验所用装置如图2(夹持及加热装置已省略):
已知相关物质的沸点如下表所示:
物质
沸点/℃
液溴
58.8
苯甲醛
179
1,2?二氯乙烷
83.5
间溴苯甲醛
229
实验步骤如下:
步骤1:将一定配比的无水AlCl3、1,2?二氯乙烷和苯甲醛在三颈烧瓶中充分混合后,升温至60℃,缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴,维持温度不变,反应一段时间后,冷却。
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液。有机相用10%NaHCO3溶液洗涤。
步骤3:往洗涤后的有机相中加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后,进行下一操作。
步骤4:减压蒸馏有机相,收集相应馏分。
(1)仪器a的名称为___________,本实验需要控制反应温度为60℃,为了更好地控制反应温度,宜采用的加热方式是_______________。
(2)步骤2分液时有机相处于________(填“上层”或“下层”),NaHCO3可以除去有机相中的Br2,反应中1molBr2参与反应,转移1mol电子且产生无色气体,反应的离子方程式为___________________________________。
(3)步骤3中将加入无水MgSO4固体的有机相放置一段时间后,进行的下一操作是____________________。
7.(2020·海口一模)实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理是:
2CHO+KOHCH2OH+COOK
COOK+HClCOOH+KCl
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℃,常温下,在水中的溶解度为0.34g;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:
试根据上述信息回答下列问题:
(1)操作I的名称是________,乙醚溶液中所溶解的主要成分是____________;
(2)操作Ⅱ的名称是________,产品甲是________。
(3)操作Ⅲ的名称是________,产品乙是________。
(4)如图所示,操作Ⅱ中温度计水银球上沿放置的位置应是____(填“a”、“b”、“c”或“d”),收集乙醚产品的适宜温度为____________。
8.(2020·江西九所重点中学联考)二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。实验室制备二茂铁装置示意图如图一所示。
已知:Ⅰ.二茂铁熔点是173℃,在100℃时开始升华;沸点是249℃。
Ⅱ.制备二茂铁的反应原理是:2KOH+FeCl2+2C5H6=Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。
实验步骤为:
①在三颈烧瓶中加入25g粉末状的KOH,并从仪器a中加入60mL无水乙醚到烧瓶中,充分搅拌,同时通氮气约10min;
②再从仪器a滴入5.5mL新蒸馏的环戊二烯(C5H6,密度为0.95g·cm-3),搅拌;
③将6.5g无水FeCl2与(CH3)2SO(二甲亚砜,作溶剂)配成的溶液25mL装入仪器a中,慢慢滴入仪器c中,45min滴完,继续搅拌45min;
④再从仪器a加入25mL无水乙醚搅拌;
⑤将c中的液体转入分液漏斗中,依次用盐酸、水各洗涤两次,分液得橙黄色溶液;
⑥蒸发橙黄色溶液,得二茂铁粗产品。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是________________。
(2)步骤①中通入氮气的目的是______________________________。
(3)仪器c的适宜容积为________(填序号)。
①100mL
②250mL
③500mL
(4)步骤⑤用盐酸洗涤的目的是____________________________。
(5)步骤⑦是二茂铁粗产品的提纯,该过程在图二装置中进行,其操作名称为__________;该操作中棉花的作用是_____________________________。
(6)为了确认得到的是二茂铁,还需要进行的一项简单实验是_____________;若最终制得纯净的二茂铁4.3g,则该实验的产率为______(保留三位有效数字)。
9.(2020·贵阳一模)丙烯酸甲酯(CH2=CHCOOCH3)是一种重要的有机化工原料。实验室制备少量丙烯酸甲酯的反应为:CH2=CHCOOH+CH3OHCH2=CHCOOCH3+H2O,步骤如下:
步骤1:在100mL圆底烧瓶中依次加入10.0g丙烯酸、少许碎瓷片、10mL甲醇和2mL浓硫酸,搅拌。
步骤2:如图,连接装置,加热烧瓶中的混合液,用锥形瓶盛接通过分水器分离出的水。当不再有水生成,停止加热。
步骤3:反应液冷却后,依次用5%Na2CO3溶液、饱和食盐水、水洗涤。分离出有机相。
步骤4:向有机相中加无水Na2SO4固体,过滤后蒸馏,收集70~90℃馏分。测得丙烯酸甲酯的质量为6.45g。可能用到的信息:
密度
沸点
溶解性
其他
丙烯酸
1.05g·cm-3
141℃
与水互溶,易溶于有机溶剂
有毒
甲醇
0.79g·cm-3
65℃
与水互溶,易溶于有机溶剂
易挥发,有毒
丙烯酸甲酯
0.95g·cm-3
80.5℃
难溶于水,易溶于有机溶剂
易挥发
请回答下列问题:
(1)步骤1中,加入碎瓷片的目的是_______________。
(2)步骤2中,图中所示装置中仪器A的名称是____________,其作用为_________。
(3)步骤3中,用5%Na2CO3溶液洗涤,主要除去的物质是_______________;分离有机相的操作名称为_________________,分离有机相时不需要用到下列玻璃仪器中的___________(填名称)。
(4)实验中可能生成的有机副产物结构简式为_______(填一种即可)。
(5)本实验中丙烯酸甲酯的产率为______%。实际产率低于理论值的原因有多种,下列所述原因中不可能的是______(填字母)。
a.分水器收集的水里含丙烯酸甲酯
b.本实验条件下发生了副反应
c.产品在洗涤、蒸发过程中有损失
d.产品精制时收集部分低沸点物质
(6)本实验中需要采取的安全防护措施有______________。
10.(2018·赣州一模)溴苯是一种常用的化工原料。实验室制备溴苯的实验步骤如下:
步骤1:在a中加入15mL苯和少量铁屑,再将b中4.0mL液溴慢慢加入到a中,充分反应。
步骤2:向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑。
步骤3:滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤,分液得粗溴苯。
步骤4:向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤即得粗产品。
(1)步骤1仪器a中发生的主要反应是__________________。
(2)仪器d的作用是___________________________。
(3)将b中的液溴慢慢加入到a中,而不能快速加入的原因是__________________。
(4)仪器c的作用是冷凝回流,回流的主要物质有______________(填化学式)。


溴苯
密度/g·cm-3
0.88
3.10
1.50
沸点/℃
80
59
156
在水中的溶解度
微溶
微溶
微溶
(5)步骤4得到的粗产品中还含有杂质苯,已知苯、溴苯的有关物理性质如上表,则要进一步提纯粗产品,还必须进行的实验操作名称是_________。
11.(2020·鄂尔多斯二模)乙酸丁酯是重要的化工原料,具有水果香味。实验室制备乙酸丁酯(CH3COOCH2CH2CH2CH3)的反应装置示意图和有关信息如下:
乙酸
正丁醇
乙酸丁酯
熔点/℃
16.6
-89.5
-73.5
沸点/℃
117.9
117
126.0
密度/(g·cm-3)
1.1
0.80
0.88
(1)乙酸丁酯粗产品的制备
在干燥的50mL圆底烧瓶中,装入沸石,加入12.0mL正丁醇和16.0mL冰醋酸(过量),再加3~4滴浓硫酸。然后再安装分水器(作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水)、冷凝管,然后小火加热。
写出制备乙酸丁酯的化学方程式:________________________________________。装置中冷水应从____(填“a”或“b”)口通入;通过分水器不断分离除去反应生成的水的目的是________________________________________。
(2)①乙酸丁酯的精制:将乙酸丁酯粗产品用如下的操作进行精制:a.水洗、b.蒸馏、c.用无水MgSO4干燥、d.用10%碳酸钠溶液洗涤。正确的操作步骤是__________(填标号)。
A.abcd
B.cadb
C.dacb
D.cdab
②在乙酸丁酯的精制中,用10%碳酸钠溶液洗涤的主要目的是________________________________________________________。
③在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后________(填标号)。
a.直接将乙酸丁酯从分液漏斗的上口倒出b.直接将乙酸丁酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸丁酯从下口放出
d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸丁酯从上口倒出
(3)计算产率
测量分水器内由乙酸与丁醇反应生成水的体积为1.8mL,假设在制取乙酸丁酯过程中反应物和生成物没有损失,且忽略副反应,乙酸丁酯的产率为________。
12.(2020·福建三明一模)某化学兴趣小组设计实验制备苯甲酸异丙酯,其反应原理为:
COOH+CH3--CH3COOCH3+H2O
用如图所示装置进行实验:
物质的性质数据如表所示:
物质
相对分子质量
密度/(g·cm-3)
沸点/℃
水溶性
苯甲酸
122
1.27
249
微溶
异丙醇
60
0.79
82
易溶
苯甲酸异丙酯
164
1.08
218
不溶
实验步骤:
步骤ⅰ:在图甲干燥的仪器a中加入38.1g苯甲酸、30mL异丙醇和15mL浓硫酸,再加入几粒沸石;
步骤ⅱ:加热至70℃左右保持恒温半小时;
步骤ⅲ:将图甲的仪器a中液体进行如下操作得到粗产品:
步骤ⅳ:将粗产品用图乙所示装置进行精制。
试回答下列问题:
(1)步骤ⅰ中加入三种试剂的先后顺序一定错误的是________(填字母)。
A.异丙醇、苯甲酸、浓硫酸
B.浓硫酸、异丙醇、苯甲酸
C.异丙醇、浓硫酸、苯甲酸
(2)图甲中仪器a的名称为________,判断酯化反应达到平衡的现象____________。加入的苯甲酸和异丙醇中,需过量的是________,目的是____________________。
(3)本实验一般采用水浴加热,因为温度过高会使产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)操作Ⅰ中第二次水洗的目的是______________,操作Ⅱ中加入无水硫酸镁的作用为_________________________________________。
(5)步骤ⅳ所用的装置中冷却水的进口为________(填字母),操作时应收集218℃的馏分,如果温度计水银球偏上,则收集的精制产品中可能混有的杂质为________(填物质名称)。
(6)如果得到的苯甲酸异丙酯的质量为40.930g。则该实验的产率为________%(保留2位有效数字)。
13.(2020·攀枝花二模)某化学小组欲通过实验探究:Ⅰ.苯与液溴发生取代反应;Ⅱ.苯与液溴在催化剂作用下的反应机理。所用装置如图所示。
已知:MnO2+2NaBr+2H2SO4(浓)Br2↑+MnSO4+Na2SO4+2H2O
(1)实验室制备溴苯的化学方程式为______________________________;
仪器X的名称为______________。
(2)制取溴苯的实验操作步骤如下:
①连接装置,其接口顺序为(填字母):d接____,____接____,____接c。
②检查装置气密性。
③C中加入固体药品,______________,再打开D处开关K,点燃C处酒精灯;插入铁丝于混合液中,一段时间后,D中液体沸腾,原因是____________________。
④关闭C中活塞。
(3)A中对广口瓶进行热水浴的目的是______________。
(4)若B中有淡黄色沉淀生成,能否确定苯与液溴发生了取代反应?________(填“能”或“否”)。
(5)查阅文献:苯与液溴在FeBr3催化下的反应机理共分三步:
ⅰ.Br2+FeBr3→Br++FeBr4-
ⅱ.Br++→
①请完成第三步反应:ⅲ._________________________________。
②该小组将A装置中的浓硫酸替换成稀硫酸时实验失败,试从反应机理推测可能的原因:________________________________________________。
14.(2020·柳州4月模拟)某实验小组探究肉桂酸的制取:
I:主要试剂及物理性质
名称
相对分子质量
性状
沸点/℃
溶解度,克/100mL溶剂



苯甲醛
106.12
无色液体
178~179
0.3
任意比互溶
任意比互溶
乙酸酐
102.08
无色液体
138~140
12

不溶
肉桂酸
148.16
无色晶体
300
0.04
24

注意:乙酸酐溶于水发生水解反应
II:反应过程
实验室制备肉桂酸的化学方程式为:
CHO+(CH3CO2)OCH=CHCOOH
+CH3COOH
III:实验步骤及流程
①在250mL三口烧瓶中(如图甲)放入3ml(3.15g,0.03mol)新蒸馏过的苯甲醛、8ml(8.64g,0.084mol)新蒸馏过的乙酸酐,以及研细的4.2g无水碳酸钾。采用空气冷凝管缓缓回流加热45min。由于反应中二氧化碳逸出,可观察到反应初期有大量泡沫出现。
②反应完毕,在搅拌下向反应液中分批加入20mL水,再慢慢加入碳酸钠中和反应液至pH等于8。然后进行水蒸气蒸馏(如图乙),待三口烧瓶中的剩余液体冷却后,加入活性炭煮沸10~15min,进行趁热过滤。在搅拌下,将HCl加入到滤液中,当固体不在增加时,过滤,得到产品,干燥,称量得固体3.0g。
IV:如图所示装置:
回答下列问题:
(1)合成时装置必须是干燥的,理由是_______________________。反应完成后分批加人20mL水,目的是____________________。
(2)反应完成后慢慢加入碳酸钠中和,目的是_____________________。
(3)步骤②进行水蒸气蒸馏,除去的杂质是______________,如何判断达到蒸馏终点__________________________。
(4)加入活性炭煮沸10~15min,进行趁热过滤,将滤液冷却至室温,趁热过滤的目的是___________________。
(5)若进一步提纯粗产品,应用的操作名称是______________,该实验产品的产率约是_______。(保留小数点后一位)
15.(2020·廊坊一模)氯化苄(C6H5CH2Cl)为无色液体,是一种重要的有机化工原料。现在实验室模拟工业上用甲苯与干燥氯气在光照条件下加热反应合成氯化苄、分离出氯化苄并检验样品的纯度,其装置(夹持装置略去)如图所示:
回答下列问题:
(1)仪器E的名称是_____________;其作用是_______________________。
(2)装置B中的溶液为___________________。
(3)用恒压滴液漏斗代替分液漏斗的优点是_________________________。
(4)装置A中反应的离子方程式为_____________________________。
(5)反应结束后,关闭K1和K2,打开K3,加热三颈烧瓶,分馏出氯化苄,应选择温度范围为______℃。
物质
溶解性
熔点(℃)
沸点(℃)
甲苯
极微溶于水,能与乙醇、乙醚等混溶
-94.9
110
氯化苄
微溶于水,易溶于苯、甲苯等有机溶剂
-39
178.8
二氯化苄
不溶于水,溶于乙醇、乙醚
-16
205
三氯化苄
不溶于水,溶于乙醇、乙醚和苯
-7
220
(6)检测氯化苄样品的纯度:
①称取13.00g样品于烧杯中,加入50.00mL4mol?L-1NaOH水溶液,水浴加热1小时,冷却后加入35.00mL40%HNO3,再将全部溶液转移到容量瓶中配成100mL溶液。取20.00mL溶液于试管中,加入足量的AgNO3溶液,充分振荡,过滤、洗涤、干燥,称量固体质量为2.87g,则该样品的纯度为_____%(结果保留小数点后1位)。
②实际测量结果可能偏高,原因是___________________________________。
16.(2020·广西来宾4月模拟)实验室用乙醇、浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷,其反应原理为H2SO4(浓)+NaBrNaHSO4+HBr↑、CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O。有关数据和实验装置如(反应需要加热,图中省去了加热装置):
乙醇
溴乙烷

状态
无色液体
无色液体
深红棕色液体
密度/g·cm-3
0.79
1.44
3.1
沸点/℃
78.5
38.4
59
(1)A中放入沸石的作用是__________________,B中进水口为____口(填“a”或“b”)。
(2)实验中用滴液漏斗代替分液漏斗的优点为______________。
(3)氢溴酸与浓硫酸混合加热发生氧化还原反应的化学方程式________________。
(4)给A加热的目的是____________________,F接橡皮管导入稀NaOH溶液,其目的是吸收________和溴蒸气,防止____________。
(5)C中的导管E的末端须在水面以下,其原因是__________________。
(6)将C中的镏出液转入锥形并瓶中,连振荡边逐滴滴入浓H2SO41~2mL以除去水、乙醇等杂质,使溶液分层后用分液漏斗分去硫酸层;将经硫酸处理后的溴乙烷转入蒸镏烧瓶,水浴加热蒸馏,收集到35~40℃的馏分约10.0g。
①分液漏斗在使用前必须________________;
②从乙醇的角度考虑,本实验所得溴乙烷的产率是__________(精确到0.1%)。
17.(2020·广东六校联考)苯甲酸(C6H5COOH)的相对分子质量为122,熔点为122.4℃,沸点为249℃,密度为1.2659g·cm-3,在水中的溶解度:0.35g(25℃)、2.7g(80℃)、5.9g(100℃),不易被氧化,是一种一元有机弱酸,微溶于水、溶于乙醇。实验室中由甲苯(分子式:C6H5CH3、相对分子质量:92,沸点为110.6℃,密度为0.8669g·cm-3)制备苯甲酸的实验如下:
第一步:将9.2g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液(过量)置于如图的三颈烧瓶中,加热保持反应物溶液温度在90℃左右至反应结束,制备过程中不断从分水器分离出水。第二步:将反应后混合液趁热过滤,滤液冷却后用硫酸酸化,抽滤得粗产品。第三步:粗产品用水洗涤2到3次,干燥称量得固体11.7g。请回答下列问题:
(1)第一步发生反应的化学方程式为__________________________________。
(2)分水器的作用是________________________________,判断该反应完成的现象是______________________________________________________。
(3)第二步中抽滤的优点是______________________________________。
(4)第三步证明粗产品洗涤干净的方法是____________________;干燥的最佳方法是________(填代号)。
a.空气中自然风干
b.沸水浴干燥
c.直接加热干燥
(5)由以上数据知苯甲酸的产率为________。
(6)设计合理的实验方案确定苯甲酸是弱酸,可从下列仪器和试剂中选择最简单的组合是__________(填编号)。
①pH计
②0.01mol·L-1NaOH溶液
③酚酞
④甲基橙
⑤1mo·L-1NaOH溶液
⑥0.01mol·L-1苯甲酸溶液
⑦滴定管
⑧锥形瓶
⑨量筒
18.(2020·塘沽二模)三氯乙醛(CCl3CHO)是生产农药、医药的重要中间体,实验室制备三氯乙醛的反应装置示意图(加热装置未画出)和有关数据如下:
①制备反应原理:C2H5OH+4Cl2→CCl3CHO+5HCl
②相关物质的相对分子质量及部分物理性质:
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
C2H5OH
46
-114.1
78.3
与水互溶
CCl3CHO
147.5
-57.5
97.8
可溶于水、乙醇
CCl3COOH
163.5
58
198
可溶于水、乙醇、三氯乙醛
C2H5Cl
64.5
-138.7
12.3
微溶于水,可溶于乙醇
(1)恒压漏斗中盛放的试剂的名称是_____,盛放KMnO4仪器的名称是_____。
(2)反应过程中C2H5OH和HCl可能会生成副产物C2H5Cl,同时CCl3CHO(三氯乙醛)也能被次氯酸继续氧化生成CCl3COOH(三氯乙酸),写出三氯乙醛被次氯酸氧化生成三氯乙酸的化学方程式:________________________________________。
(3)该设计流程中存在一处缺陷是______________________________,导致引起的后果是_____,装置B的作用是_______________________________。
(4)反应结束后,有人提出先将C中的混合物冷却到室温,再用分液的方法分离出三氯乙酸。你认为此方案是否可行_____(填是或否),原因是_______________。
(5)测定产品纯度:称取产品0.36g配成待测溶液,加入0.1000mol?L-1碘标准溶液20.00mL,再加入适量Na2CO3溶液,反应完全后,加盐酸调节溶液的pH,立即用0.02000mol?L-1Na2S2O3溶液滴定至终点。进行三次平行实验,测得平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。则产品的纯度为_______(计算结果保留四位有效数字)。滴定原理:CCl3CHO+OH-=CHCl3+HCOO-、HCOO-+I2=H++2I-+CO2、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
19.(2020·云南曲靖一模)叔丁基苯[C(CH3)3]是重要的精细化工中间体,实验室可以以苯和氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]为原料,在无水AlCl3催化下加热制得。相关物质的物理常数和物理性质如表:
物质
相对分子质量
密度/(g·cm-3)
熔点/℃
沸点/℃
溶解性

78
0.88
5.5
80.1
难溶于水,易溶于乙醇
氯代叔丁烷
92.5
1.84
-26
51.6
难溶于水,可溶于苯
叔丁基苯
134
0.87
-58
169
难溶于水,易溶于苯
叔丁基苯的制取原理为:+ClC(CH3)3C(CH3)3+HCl↑。实验室制取叔丁基苯的装置如图所示(加热和夹持仪器略去)
实验步骤:
在三口烧瓶中加入120mL的苯和适量无水AlCl3,由恒压滴液漏斗滴加氯代叔丁烷15mL,控制温度反应一段时间。将反应后的混合物依次用稀盐酸、2%Na2CO3溶液和H2O洗涤分离,在所得产物中加入少量无水MgSO4固体,静置、过滤,先常压蒸馏,再减压蒸馏收集馏分,得叔丁基苯30g。
(1)仪器a的名称为______________,和普通分液漏斗相比,使用恒压滴液漏斗的优点是________________________________________。
(2)洗涤操作中,水洗的目的是____________________________;无水硫酸镁的作用是________。
(3)常压蒸馏时,最低控制温度为________。
(4)该实验中叔丁基苯的产率为________。(小数点后保留两位数字)
20.(2020·山南一模)某研究性学习小组的同学设计了如图装置制取溴苯和溴乙烷:
己知:乙醇在加热的条件下可与HBr反应得到溴乙烷(CH3CH2Br),二者某些物理性质如下表所示:
溶解性(本身均可作溶剂)
沸点(℃)
密度(g/mL)
乙醇
与水互溶,易溶于有机溶剂
78.5
0.8
溴乙烷
难溶于水,易溶于有机溶剂
38.4
1.4
请回答下列问题:
(1)B中发生反应生成目标产物的化学方程式为___________________________。
(2)根据实验目的。选择下列合适的实验步骤:①→___________(选填②③④等)。
①组装好装置,___________(填写实验操作名称);
②将A装置中的纯铁丝小心向下插入苯和液溴的混合液中;
③点燃B装置中的酒精灯,用小火缓缓对锥形瓶加热10分钟;
④向烧瓶中加入一定量苯和液溴,向锥形瓶中加入无水乙醇至稍高于进气导管口处,向U形管中加入蒸馏水封住管底,向水槽中加入冰水。
(3)简述实验中用纯铁丝代替铁粉的优点:________________________________。
(4)冰水的作用是_________________________。
(5)反应完毕后,U形管内的现象是_______________________;分离溴乙烷时所需的玻璃仪器有_______________________。
21.(2020·银川二模)葡萄酒中的酒精是葡萄果实中的糖发酵后的产物(C6H12O62CH3CH2OH+2CO2↑)。
Ⅰ.已知:实验室制乙烯原理为CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O,产生的气体能使Br2的四氯化碳溶液褪色,甲、乙同学用下列实验验证。(气密性已检验,部分夹持装置略)。实验操作和现象:
操作
现象
点燃酒精灯,加热至170℃
Ⅰ:A中烧瓶内液体渐渐变黑Ⅱ:B内气泡连续冒出,溶液逐渐褪色
……
实验完毕,清洗烧瓶
Ⅲ:A中烧瓶内附着少量黑色颗粒状物,有刺激性气味逸出
(1)溶液“渐渐变黑”,说明浓硫酸具有_________性。
(2)对产生的气体进行分析,甲认为是C2H4,乙认为不能排除SO2的作用。
①写出实验室制取SO2的化学反应方程式是_______________________;
②乙根据现象认为实验中产生的SO2和____________,使B中有色物质反应褪色。
③为证实各自观点,甲、乙重新实验,设计与现象如下:
甲:在A、B间增加一个装有某种试剂的洗气瓶;现象:Br2的CCl4溶液褪色。
乙:用下列装置按一定顺序与A连接:(尾气处理装置略)
现象:C中溶液由红棕色变为浅红棕色时,E中溶液褪色。请回答下列问题:
a.甲设计实验中A、B间洗气瓶中盛放的试剂是____________;乙设计的实验D中盛放的试剂是____________,装置连接顺序为_______________(用仪器接口字母编号)。
b.能说明确实是SO2使E中溶液褪色的实验是_____________________。
c.乙为进一步验证其观点,取少量C中溶液,加入几滴BaCl2溶液,振荡,产生大量白色沉淀,浅红棕色消失,发生反应的离子方程式是__________________。由此可得出的干燥的SO2不能使Br2的四氯化碳溶液褪色。
Ⅱ.葡萄酒中常用Na2S2O5做抗氧化剂。
(3)0.5molNa2S2O5溶于水配成1L溶液,该溶液的pH=4.5。溶液中部分微粒浓度随溶液酸碱性变化如图所示。写出Na2S2O5溶于水时溶液中离子浓度由大到小的排列顺序______________________________。
(4)已知:Ksp[BaSO4]=1×10-10,Ksp[BaSO3]=5×10-7。把部分被空气氧化的该溶液的pH调为10,向溶液中滴加BaCl2溶液使SO42-沉淀完全[c(SO42-)≤1×10-5mol·L-1],此时溶液中c(SO32-)≤_________mol·L-1。
有机制备综合实验答案与解析
1.(2020·江西九江一模)丙酰氯(CH3CH2COCl)是香料、医药、农药的重要中间体,制备丙酰氯的反应原理为3CH3CH2COOH+PCl33CH3CH2COCl+H3PO3。实验小组设计如下实验制备丙酰氯,然后测定产率。
已知:相关数据如下表所示:
物质
密度/g·mL-1
沸点/℃
性质
CH3CH2COOH
0.99
141
易溶于水、乙醇、乙醚
PCl3
1.57
76.1
与水剧烈反应,溶于乙醇、乙醚
CH3CH2COCl
1.06
80
与水和乙醇剧烈反应,溶于乙醚
H3PO3
1.65
200(分解)
白色晶体,易溶于水和乙醇,易被氧化
图1
图2
回答下列问题:
(1)仪器A的作用为_________________________________________。
(2)用图1所示装置制备CH3CH2COCl。
①向三颈瓶中加入18.5mLCH3CH2COOH,通入一段时间N2,加入8.7mLPCl3。通入一段时间N2的作用为_____________________________________。
②水浴加热,其优点为_________________________________。
③充分反应后,停止加热,冷却至室温。
(3)将三颈瓶中的液体小心转移入图2所示装置中,进行初步分离。
①仪器B的名称为___________。冷凝管的出水口为______(填“a”或“b”)。
②若最终所得CH3CH2COCl的体积为18.0mL,则CH3CH2COCl的产率为________(保留三位有效数字)。
③C的作用为________________________;若无C,将导致所测CH3CH2COCl的产率________(填“偏高”或“偏低”)。
【解析】(1)由信息知,仪器A的作用为冷凝回流反应物和生成物,增大产率。
(2)①由表中信息知,PCl3和CH3CH2COCl易与水反应,故通入一段时间N2的作用为排尽装置中的空气,防止水蒸气与PCl3和CH3CH2COCl反应。
②水浴加热可使反应物受热均匀,容易控制温度。
(3)①由装置图知,仪器B的名称为蒸馏烧瓶。冷凝管应下口进水上口出水。
②18.5mLCH3CH2COOH的物质的量为0.2475mol,8.7mLPCl3的物质的量为0.0993mol,由反应方程式可知,PCl3过量。CH3CH2COCl的理论产量为0.2475mol;实际产量为18.0mL,物质的量为0.20627mol,则CH3CH2COCl的产率为83.3%。
③由信息知,CH3CH2COCl易水解,故C的作用为防止空气中的水蒸气进入使CH3CH2COCl水解。若无C,将导致所测CH3CH2COCl的产率偏低。
【答案】(1)冷凝回流反应物和生成物,增大产率
(2)①排尽装置中的空气,防止水蒸气与PCl3和CH3CH2COCl反应
②使反应物受热均匀,容易控制温度
(3)①蒸馏烧瓶;b
②83.3%
③防止空气中的水蒸气进入使CH3CH2COCl水解;偏低
2.(2020·西南师大一模)实验室可利用如图实验装置合成对氨基苯磺酸。实验步骤如下:
①在一个250mL三颈烧瓶中加入10mL苯胺及几粒沸石,将三颈烧瓶放入冷水中冷却,小心地加入18mL浓硫酸。
②将三颈烧瓶置于油浴中缓慢加热至170~180℃,维持此温度2~2.5h。
③将反应液冷却至约50℃后,倒入盛有100mL冷水的烧杯中,用玻璃棒不断搅拌,促使晶体析出,抽滤,用少量冷水洗涤,得到的晶体是对氨基苯磺酸粗产品。
④将粗产品用沸水溶解,冷却结晶(若溶液颜色过深,可用活性炭脱色),抽滤,收集产品,晾干。
(说明:100mL水在20℃时可溶解对氨基苯磺酸10.8g,在100℃时可溶解66.7g)
试回答下列问题并填空。
(1)装置中冷凝管的作用是__________________。
(2)步骤②中采用油浴加热,下列说法正确的是______(填字母)。
A.用油浴加热的好处是反应物受热均匀,便于控制温度
B.此处也可以改用水浴加热
C.实验装置中的温度计可以改变位置,也可使其水银球浸入在油中
(3)步骤③用少量冷水洗涤晶体的好处是_______________。
(4)步骤④中有时需要将“粗产品用沸水溶解,冷却结晶,抽滤”的操作进行多次,其目的是__________________。每次抽滤后均应将母液收集起来,进行适当处理,其目的是________________。
【解析】(1)因反应温度较高,为170~180℃,会使NH2等有机物挥发,故装置中冷凝管的作用是冷凝回流,以提高产率。(2)因加热温度为170~180℃,高于水的沸点,故不能用水浴加热而采用油浴,这样可使反应物受热均匀,便于控制温度,只要使油的温度为170~180℃即可,因此温度计水银球也可浸入在油中,控制了油温即控制了反应温度。(3)因产品的溶解度随温度升高而增大,用冷水洗涤可减少产品的溶解,从而减少损失。(4)因为产品的溶解度受温度变化的影响较大,故可采用重结晶的方法对其提纯。在抽滤后的母液中仍会残留少量产品,应将母液收集后集中处理,以回收产品,提高产率。
【答案】(1)冷凝回流(2)AC
(3)减少对氨基苯磺酸的损失
(4)提高对氨基苯磺酸的纯度;提高对氨基苯磺酸的产率
3.(2020·辽阳一模)醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:
可能用到的有关数据如下:
相对分子质量
密度/g·cm-3
沸点/℃
溶解性
环己醇
100
0.9618
161
微溶于水
环己烯
82
0.8102
83
难溶于水
合成反应:
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸。b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃。
分离提纯:
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。
回答下列问题:
(1)装置b的名称是________。
(2)加入碎瓷片的作用是______________________________;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是________(填字母)。
A.立即补加
B.冷却后补加
C.不需补加
D.重新配料
(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为_____________________。
(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并________;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的________(填“上口倒出”或“下口放出”)。
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是______________________________。
(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有________(填字母,下同)。
A.圆底烧瓶
B.温度计
C.吸滤瓶
D.球形冷凝管
E.接收器
(7)本实验所得到的环己烯产率是________。
A.41%
B.50%
C.61%
D.70%
【解析】(1)装置b为直形冷凝管,可用于冷凝回流。(2)加入碎瓷片的作用是防止有机物在加热时发生暴沸。如果在加热时发现忘记加碎瓷片,这时必须停止加热,待冷却后补加碎瓷片。(3)醇分子间最容易发生脱水反应生成醚类化合物。(4)分液漏斗在使用前必须要检漏。实验生成的环己烯的密度比水的要小,所以环己烯应从上口倒出。(5)加入无水氯化钙的目的:除去水(做干燥剂)和除去环己醇(因为乙醇可以和氯化钙反应,类比推知,环己醇和氯化钙也可以反应)。(6)观察题中实验装置图知蒸馏过程中不可能用到吸滤瓶及球形冷凝管。(7)20g环己醇的物质的量为=0.2mol,理论上生成环己烯的物质的量为0.2mol,环己烯的质量为0.2mol×82g·mol-1=16.4g,实际得到环己烯的质量为10g,则产率为×100%≈61%。
【答案】(1)直形冷凝管(2)防止暴沸B
(3)(4)检漏上口倒出
(5)干燥(或除水除醇)(6)CD(7)C
4.(2020·湛江一模)工业上乙醚可用于制造无烟火药。实验室合成乙醚的原理如下:
主反应:2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O;
副反应:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O。
[乙醚制备]装置设计如图(部分装置略):
(1)仪器a是________(写名称);仪器b应更换为下列的________(填标号)。
A.干燥管
B.直形冷凝管
C.玻璃管
D.安全瓶
(2)实验操作的正确排序为________(填标号),取出乙醚立即密闭保存。
a.安装实验仪器
b.加入12mL浓硫酸和少量乙醇的混合物
c.检查装置气密性
d.熄灭酒精灯
e.通冷却水并加热烧瓶
f.拆除装置
g.控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等
(3)反应温度不超过145℃,其目的是______________________________。若滴入乙醇的速率明显超过馏出液速率,则反应速率会降低,可能的原因是______________________________________________________________。
[乙醚提纯]
(4)粗乙醚中含有的主要杂质为________;无水氯化镁的作用是___________。
(5)操作a的名称是________;进行该操作时,必须用水浴代替酒精灯加热,其目的与制备实验中将尾接管支管接至室外相同,均为______________________。
【解析】(1)仪器a是三颈烧瓶。仪器b为球形冷凝管,应更换为直形冷凝管。(2)实验操作顺序:先按照从左到右,从下到上安装实验仪器,再检查装置气密性,然后加入反应物,为了防止冷凝管遇冷破裂同时保证冷凝效果,先通冷却水后加热烧瓶,实验过程中控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等,实验结束后先熄灭酒精灯后停止通入冷却水,最后拆除装置。(3)根据提供信息,反应温度为170℃时,有副反应发生,因此反应温度不超过145℃,其目的是避免副反应发生。若滴入乙醇的速率明显超过馏出液速率,则反应混合物的温度会降低,从而导致反应速率降低。(4)乙醇容易挥发,因此粗乙醚中含有的主要杂质为乙醇。无水氯化镁的作用是干燥乙醚。(5)操作a是从干燥后的有机层(主要含乙醇和乙醚)中分离出乙醚,故操作a为蒸馏。无水乙醚遇热容易爆炸,故蒸馏时用水浴代替酒精灯加热,目的是避免引发乙醚蒸气燃烧或爆炸。
【答案】(1)三颈烧瓶(三口烧瓶);B(2)acbegdf
(3)避免副反应发生温度骤降导致反应速率降低
(4)乙醇(或其他合理答案);干燥乙醚
(5)蒸馏;避免引发乙醚蒸气燃烧或爆炸
5.(2020·成都二模)三氯甲醛(CCl3CHO)可用于生产氯霉素、合霉素等,其在实验室制备的反应原理为C2H5OH+4Cl2CCl3CHO+5HCl,可能发生的副反应是C2H5OH+HClC2H5Cl+H2O。某探究小组在实验室模拟制备三氯乙醛的装置如图所示(夹持、加热装置均略去)。回答下列问题:
(1)仪器a的名称是__________,采用该仪器的理由是_________________。
(2)仪器b中冷凝水从___(填“p”或“q”)口进。
(3)装置A中MnO2用KClO3代替,反应在常温下进行,试写出反应的离子方程式:________________________________________。若撤去装置B,对实验的影响是____________。
(4)测定产品纯度:
①称取0.40g产品,配成待测溶液,加入20.00mL0.100mol/L碘标准溶液,再加适量碱液,充分反应:CCl3CHO+OH-=CHCl3+HCOO-,HCOO-+I2=H++2I-+CO2↑;
②再加适量盐酸调节溶液的pH,并立即用0.020mol/L的Na2S2O3溶液滴定到终点,发生反应:2S2O32-+I2=S4O62-+2I-;
③重复上述操作3次,平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
滴定时所用指示剂是______,达到滴定终点的现象是______________________,测得产品的纯度是_________(保留三位有效数字)。
【解析】A装置利用二氧化锰与浓盐酸制备氯气,反应方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,B装置用饱和食盐水除去HCl,C装置盛放浓硫酸干燥氯气,D中反应制备CCl3CHO,E装置盛放氢氧化钠溶液,吸收尾气中过量的氯气等防止污染空气。(1)根据仪器a的结构特点可知其为恒压分液漏斗;恒压分液漏斗的导管可以平衡漏斗上方和烧瓶内气体的压强,便于液体顺利滴下;(2)仪器b为球形冷凝管,为了更好的冷凝效果,冷凝水应从p口进入,q口流出;(3)装置A为浓盐酸与二氧化锰共热制取氯气,用KClO3代替二氧化锰做氧化剂,发生归中反应,离子方程式为:ClO3+6H++5Cl-=3Cl2↑+3H2O;生成的氯气中混有的HCl气体会与乙醇反应生成氯乙烷,导致三氯乙醛的纯度降低;(4)该滴定过程中利用Na2S2O3标准溶液滴定未反应的碘单质的物质的量,从而确定与HCOO-反应的碘单质的量,继而确定HCOO-的量;滴定终点碘单质全部被氧化成碘离子,所以可选用淀粉溶液做指示剂,达到终点的现象为滴入最后一滴Na2S2O3溶液,锥形瓶中的颜色由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复原色;根据反应2S2O32-+I2=S4O62-+2I-可知存在数量关系I2~2S2O32-,则剩余的n(I2)=0.020mol/L×0.02L×=0.00020mol,则与HCOO-反应的n(I2)=0.100mol/L×0.02L-0.00020mol=0.00180mol,根据CCl3CHO+OH-=CHCl3+HCOO-,HCOO-+I2=H++2I-+CO2↑,可知n(CCl3CHO)=0.00180mol,产品的纯度为×100%=66.4%。
【答案】(1)恒压分液漏斗平衡漏斗上方和烧瓶内气体的压强,便于液体顺利滴下
(2)p
(3)ClO3-+6H++5Cl-=3Cl2↑+3H2O;生成的氯气中混有的HCl气体会与乙醇反应生成氯乙烷,导致三氯乙醛的纯度降低
(4)淀粉溶液;滴入最后一滴Na2S2O3溶液,锥形瓶中的颜色由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复原色;66.4%
6.(2020·山西六校质检)间溴苯甲醛常用作医药中间体,实验室以苯甲醛为原料,在无水AlCl3催化下加热制备间溴苯甲醛。
Ⅰ.催化剂的制备
如图1是实验室制取少量无水AlCl3的相关实验装置。已知无水氯化铝易升华,极易潮解。
(1)若气体A是Cl2,且由KMnO4和浓盐酸反应制取,该反应的离子方程式为____________________________________。
(2)若固体B是AlCl3·6H2O,则气体A是__________,通入气体A的目的是___________________。
(3)若气体A为Cl2,乙中的药品是碱石灰,则碱石灰的作用是______________________。
Ⅱ.间溴苯甲醛的制备实验所用装置如图2(夹持及加热装置已省略):
已知相关物质的沸点如下表所示:
物质
沸点/℃
液溴
58.8
苯甲醛
179
1,2?二氯乙烷
83.5
间溴苯甲醛
229
实验步骤如下:
步骤1:将一定配比的无水AlCl3、1,2?二氯乙烷和苯甲醛在三颈烧瓶中充分混合后,升温至60℃,缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴,维持温度不变,反应一段时间后,冷却。
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液。有机相用10%NaHCO3溶液洗涤。
步骤3:往洗涤后的有机相中加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后,进行下一操作。
步骤4:减压蒸馏有机相,收集相应馏分。
(1)仪器a的名称为___________,本实验需要控制反应温度为60℃,为了更好地控制反应温度,宜采用的加热方式是_______________。
(2)步骤2分液时有机相处于________(填“上层”或“下层”),NaHCO3可以除去有机相中的Br2,反应中1molBr2参与反应,转移1mol电子且产生无色气体,反应的离子方程式为___________________________________。
(3)步骤3中将加入无水MgSO4固体的有机相放置一段时间后,进行的下一操作是____________________。
【解析】Ⅰ.(1)KMnO4和浓盐酸反应的离子方程式为2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)由AlCl3·6H2O制备AlCl3,只需使AlCl3·6H2O受热失去结晶水,通入HCl可防止AlCl3水解。(3)因Cl2有毒,无水AlCl3极易潮解,所以乙中碱石灰的作用是吸收未反应完的Cl2且防止空气中的水蒸气进入甲中。Ⅱ.(1)仪器a是直形冷凝管;当反应温度低于100℃时,可以采取水浴加热的方式,有利于控制温度,且使反应体系受热均匀。(2)间溴苯甲醛密度比水大,有机相在下层;HCO3-水解使溶液呈碱性,Br2在碱性条件下发生歧化反应,反应的离子方程式为Br2+2HCO3-=Br-+BrO-+2CO2↑+H2O。(3)无水MgSO4固体的作用是吸收有机相中的水,固液分离的操作是过滤。
【答案】Ⅰ.(1)2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)HCl抑制AlCl3水解
(3)吸收未反应完的Cl2,防止空气中的水蒸气进入甲中
Ⅱ.(1)直形冷凝管水浴加热
(2)下层;Br2+2HCO3-=Br-+BrO-+2CO2↑+H2O(3)过滤
7.(2020·海口一模)实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理是:
2CHO+KOHCH2OH+COOK
COOK+HClCOOH+KCl
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℃,常温下,在水中的溶解度为0.34g;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:
试根据上述信息回答下列问题:
(1)操作I的名称是________,乙醚溶液中所溶解的主要成分是____________;
(2)操作Ⅱ的名称是________,产品甲是________。
(3)操作Ⅲ的名称是________,产品乙是________。
(4)如图所示,操作Ⅱ中温度计水银球上沿放置的位置应是____(填“a”、“b”、“c”或“d”),收集乙醚产品的适宜温度为____________。
【解析】由流程可知,苯甲醛与KOH反应生成苯甲醇、苯甲酸钾,然后加水、乙醚萃取苯甲醇,则乙醚溶液中含苯甲醇,操作II为蒸馏,得到产品甲为苯甲醇;水溶液中含苯甲酸钾,加盐酸发生强酸制取弱酸的反应,生成苯甲酸,苯甲酸的溶解度小,则操作Ⅲ为过滤,则产品乙为苯甲酸。(1)据上述分析,操作Ⅰ为萃取、分液;乙醚溶液中的主要成分是苯甲醇;(2)乙醚溶液中含苯甲醇,操作II为蒸馏,得到产品甲为苯甲醇;(3)水溶液中含苯甲酸钾,加盐酸发生强酸制取弱酸的反应,生成苯甲酸,常温下,在水中的溶解度为0.34g,苯甲酸的溶解度小,则操作Ⅲ为过滤,则产品乙为苯甲酸;(4)蒸馏时,温度计的水银球应在蒸馏烧瓶的支管口附近,则温度计水银球的放置位置为b;根据乙醚的沸点为34.8℃可知,需要控制蒸气的温度为34.8℃。
【答案】(1)萃取分液;苯甲醇(2)蒸馏;苯甲醇
(3)过滤;苯甲酸(4)b;34.8℃
8.(2020·江西九所重点中学联考)二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。实验室制备二茂铁装置示意图如图一所示。
已知:Ⅰ.二茂铁熔点是173℃,在100℃时开始升华;沸点是249℃。
Ⅱ.制备二茂铁的反应原理是:2KOH+FeCl2+2C5H6=Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。
实验步骤为:
①在三颈烧瓶中加入25g粉末状的KOH,并从仪器a中加入60mL无水乙醚到烧瓶中,充分搅拌,同时通氮气约10min;
②再从仪器a滴入5.5mL新蒸馏的环戊二烯(C5H6,密度为0.95g·cm-3),搅拌;
③将6.5g无水FeCl2与(CH3)2SO(二甲亚砜,作溶剂)配成的溶液25mL装入仪器a中,慢慢滴入仪器c中,45min滴完,继续搅拌45min;
④再从仪器a加入25mL无水乙醚搅拌;
⑤将c中的液体转入分液漏斗中,依次用盐酸、水各洗涤两次,分液得橙黄色溶液;
⑥蒸发橙黄色溶液,得二茂铁粗产品。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是________________。
(2)步骤①中通入氮气的目的是______________________________。
(3)仪器c的适宜容积为________(填序号)。
①100mL
②250mL
③500mL
(4)步骤⑤用盐酸洗涤的目的是____________________________。
(5)步骤⑦是二茂铁粗产品的提纯,该过程在图二装置中进行,其操作名称为__________;该操作中棉花的作用是_____________________________。
(6)为了确认得到的是二茂铁,还需要进行的一项简单实验是_____________;若最终制得纯净的二茂铁4.3g,则该实验的产率为______(保留三位有效数字)。
【解析】(2)Fe2+具有还原性,能被氧气氧化,通入氮气的目的是排尽装置中的空气,防止Fe2+被氧化。(3)根据实验,加入仪器c中的液体体积总和为(60+5.5+25+25)mL=115.5mL,因此选用250mL的三颈烧瓶。(4)根据制备二茂铁的化学方程式以及所给的KOH、氯化亚铁、环戊二烯的量可知,加入的KOH应是过量的,因此步骤⑤中加入盐酸的目的是除去多余的KOH。(5)图二操作名称为升华,棉花的作用是防止升华的二茂铁进入空气中。(6)可利用二茂铁的熔点低的特点,检验是否是二茂铁;环戊二烯的质量为5.5mL×0.95g·cm-3=5.225g,FeCl2的质量为6.5g,根据反应方程式知FeCl2过量,则根据环戊二烯进行计算,理论上产生二茂铁的质量为=7.3625g,产率为×100%≈58.4%。
【答案】(1)恒压滴液漏斗
(2)排尽装置中的空气,防止Fe2+被氧化
(3)②
(4)除去多余的KOH
(5)升华
防止二茂铁挥发进入空气中
(6)测定所得固体的熔点
58.4%
9.(2020·贵阳一模)丙烯酸甲酯(CH2=CHCOOCH3)是一种重要的有机化工原料。实验室制备少量丙烯酸甲酯的反应为:CH2=CHCOOH+CH3OHCH2=CHCOOCH3+H2O,步骤如下:
步骤1:在100mL圆底烧瓶中依次加入10.0g丙烯酸、少许碎瓷片、10mL甲醇和2mL浓硫酸,搅拌。
步骤2:如图,连接装置,加热烧瓶中的混合液,用锥形瓶盛接通过分水器分离出的水。当不再有水生成,停止加热。
步骤3:反应液冷却后,依次用5%Na2CO3溶液、饱和食盐水、水洗涤。分离出有机相。
步骤4:向有机相中加无水Na2SO4固体,过滤后蒸馏,收集70~90℃馏分。测得丙烯酸甲酯的质量为6.45g。可能用到的信息:
密度
沸点
溶解性
其他
丙烯酸
1.05g·cm-3
141℃
与水互溶,易溶于有机溶剂
有毒
甲醇
0.79g·cm-3
65℃
与水互溶,易溶于有机溶剂
易挥发,有毒
丙烯酸甲酯
0.95g·cm-3
80.5℃
难溶于水,易溶于有机溶剂
易挥发
请回答下列问题:
(1)步骤1中,加入碎瓷片的目的是_______________。
(2)步骤2中,图中所示装置中仪器A的名称是____________,其作用为_________。
(3)步骤3中,用5%Na2CO3溶液洗涤,主要除去的物质是_______________;分离有机相的操作名称为_________________,分离有机相时不需要用到下列玻璃仪器中的___________(填名称)。
(4)实验中可能生成的有机副产物结构简式为_______(填一种即可)。
(5)本实验中丙烯酸甲酯的产率为______%。实际产率低于理论值的原因有多种,下列所述原因中不可能的是______(填字母)。
a.分水器收集的水里含丙烯酸甲酯
b.本实验条件下发生了副反应
c.产品在洗涤、蒸发过程中有损失
d.产品精制时收集部分低沸点物质
(6)本实验中需要采取的安全防护措施有______________。
【解析】(1)步骤1中,加入碎瓷片的目的是为了防止爆沸;(2)仪器A的名称是球形冷凝管,冷凝管的作用为冷凝回流;(3)碳酸钠可以中和丙烯酸,溶解甲醇,降低丙烯酸甲酯的溶解度;分离有机相和水,可以通过分液的方式;需要用到的仪器主要有容量瓶和烧杯;(4)实验的条件为浓硫酸加热同时有甲醇参与,所以能发生甲醇不完全消去生成甲醚的副反应;(5)根据表中数据得出,甲醇有7.9g,丙烯酸有10g,所以甲醇有0.25mol,丙烯酸有0.11mol,根据反应方程式得出,二者1∶1反应,说明甲醇过量,所以根据丙烯酸的物质的量计算,0.11mol丙烯酸理论上可以生成0.11mol的丙烯酸甲酯,所以理论丙烯酸甲酯的产量为8.6g,所以计算产率得到×100%=75%;(6)由于本实验中含有有毒气体,同时有毒气体可溶于有机溶液中,所以要在通风橱中进行实验,同时可以用有机溶剂四氯化碳来吸收有毒气体。
【答案】(1)防止爆沸;(2)球形冷凝管;冷凝回流;
(3)中和丙烯酸,溶解丙烯醇,降低丙烯酸甲酯的溶解度;分液;容量瓶,漏斗;
(4)CH3OCH3;(5)75%;bd
(6)使用四氯化碳溶液进行尾气处理,实验要在通风橱中进行
10.(2018·赣州一模)溴苯是一种常用的化工原料。实验室制备溴苯的实验步骤如下:
步骤1:在a中加入15mL苯和少量铁屑,再将b中4.0mL液溴慢慢加入到a中,充分反应。
步骤2:向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑。
步骤3:滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤,分液得粗溴苯。
步骤4:向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤即得粗产品。
(1)步骤1仪器a中发生的主要反应是__________________。
(2)仪器d的作用是___________________________。
(3)将b中的液溴慢慢加入到a中,而不能快速加入的原因是__________________。
(4)仪器c的作用是冷凝回流,回流的主要物质有______________(填化学式)。


溴苯
密度/g·cm-3
0.88
3.10
1.50
沸点/℃
80
59
156
在水中的溶解度
微溶
微溶
微溶
(5)步骤4得到的粗产品中还含有杂质苯,已知苯、溴苯的有关物理性质如上表,则要进一步提纯粗产品,还必须进行的实验操作名称是_________。
【答案】(1)在a中加入15mL苯和少量铁屑,再将b中4.0mL液溴慢慢加入到a中,充分反应生成溴苯和溴化氢,反应的化学方程式为+Br2Br+HBr;(2)仪器d为尾气处理装置,中发生的主要反应是吸收HBr和挥发出的部分Br2蒸汽,防止污染空气,而倒扣的漏斗可以防止倒吸现象的发生;(3)苯与液溴的反应为放热反应,若加入液溴速度过快,反应会放出较多的热量,由于苯和溴的沸点较低,导致苯和溴会挥发出来,降低了溴苯的产率,将b中的液溴慢慢加入到a中,防止反应放出的热使C6H6、Br2挥发而影响产率;(4)苯的沸点为80℃,溴的沸点为59℃,二者沸点较低,容易挥发出来,仪器c冷凝器的作用是冷凝回流C6H6、Br2。(5)利用沸点不同,苯的沸点小,被蒸馏出,溴苯留在母液中,所以采取蒸馏的方法分离溴苯与苯。
【答案】(1)+Br2Br+HBr
(2)吸收HBr和Br2蒸汽,防污染,防倒吸
(3)防止反应放出的热使C6H6、Br2挥发而影响产率
(4)C6H6、Br2(5)蒸馏
11.(2020·鄂尔多斯二模)乙酸丁酯是重要的化工原料,具有水果香味。实验室制备乙酸丁酯(CH3COOCH2CH2CH2CH3)的反应装置示意图和有关信息如下:
乙酸
正丁醇
乙酸丁酯
熔点/℃
16.6
-89.5
-73.5
沸点/℃
117.9
117
126.0
密度/(g·cm-3)
1.1
0.80
0.88
(1)乙酸丁酯粗产品的制备
在干燥的50mL圆底烧瓶中,装入沸石,加入12.0mL正丁醇和16.0mL冰醋酸(过量),再加3~4滴浓硫酸。然后再安装分水器(作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水)、冷凝管,然后小火加热。
写出制备乙酸丁酯的化学方程式:________________________________________。装置中冷水应从____(填“a”或“b”)口通入;通过分水器不断分离除去反应生成的水的目的是________________________________________。
(2)①乙酸丁酯的精制:将乙酸丁酯粗产品用如下的操作进行精制:a.水洗、b.蒸馏、c.用无水MgSO4干燥、d.用10%碳酸钠溶液洗涤。正确的操作步骤是__________(填标号)。
A.abcd
B.cadb
C.dacb
D.cdab
②在乙酸丁酯的精制中,用10%碳酸钠溶液洗涤的主要目的是________________________________________________________。
③在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后________(填标号)。
a.直接将乙酸丁酯从分液漏斗的上口倒出b.直接将乙酸丁酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸丁酯从下口放出
d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸丁酯从上口倒出
(3)计算产率
测量分水器内由乙酸与丁醇反应生成水的体积为1.8mL,假设在制取乙酸丁酯过程中反应物和生成物没有损失,且忽略副反应,乙酸丁酯的产率为________。
【解析】(1)正丁醇和冰醋酸(过量)发生酯化反应生成乙酸丁酯和水,反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O;为使整个冷凝管中充满水,水应该从b口通入;正丁醇和冰醋酸(过量)反应生成乙酸丁酯和水的酯化反应为可逆反应,水的沸点(100℃)低于乙酸丁酯的沸点(126.0℃),反应时先将生成的水汽化分离,可以促使平衡正向移动,提高乙酸丁酯的产率。(2)①由于正丁醇、乙酸、乙酸丁酯能够互溶,所制取的乙酸丁酯中含有正丁醇、乙酸和催化剂硫酸,第一步采用10%碳酸钠溶液洗涤除去乙酸和硫酸等杂质,第二步用水洗除去碳酸钠溶液,第三步用无水硫酸镁干燥除去水,第四步蒸馏,制得较纯净的乙酸丁酯。②10%碳酸钠溶液可除去乙酸、硫酸等杂质,降低乙酸丁酯在水中的溶解度,便于分层得到酯。③由于酯的密度比水小,二者互不相溶,因此水在下层,酯在上层。分液时,要先将下层的水从分液漏斗的下口放出,待下层水恰好放完时关闭分液漏斗的活塞,再将上层的乙酸丁酯从上口放出,所以正确的为d。(3)12.0mL正丁醇的质量为12.0mL×0.80g·mL-1=9.6g,则12.0mL正丁醇理论上生成酯的物质的量n理论(乙酸丁酯)=n(正丁醇)==mol;n实际(乙酸丁酯)=n(H2O)==0.10mol;则乙酸丁酯的产率=×100%≈77.1%。
【答案】(1)CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O;b;使平衡正向移动,提高乙酸丁酯的产率
(2)①C②除去产品中含有的乙酸、硫酸等杂质,降低乙酸丁酯在水中的溶解度
③d(3)77.1%
12.(2020·福建三明一模)某化学兴趣小组设计实验制备苯甲酸异丙酯,其反应原理为:
COOH+CH3--CH3COOCH3+H2O
用如图所示装置进行实验:
物质的性质数据如表所示:
物质
相对分子质量
密度/(g·cm-3)
沸点/℃
水溶性
苯甲酸
122
1.27
249
微溶
异丙醇
60
0.79
82
易溶
苯甲酸异丙酯
164
1.08
218
不溶
实验步骤:
步骤ⅰ:在图甲干燥的仪器a中加入38.1g苯甲酸、30mL异丙醇和15mL浓硫酸,再加入几粒沸石;
步骤ⅱ:加热至70℃左右保持恒温半小时;
步骤ⅲ:将图甲的仪器a中液体进行如下操作得到粗产品:
步骤ⅳ:将粗产品用图乙所示装置进行精制。
试回答下列问题:
(1)步骤ⅰ中加入三种试剂的先后顺序一定错误的是________(填字母)。
A.异丙醇、苯甲酸、浓硫酸
B.浓硫酸、异丙醇、苯甲酸
C.异丙醇、浓硫酸、苯甲酸
(2)图甲中仪器a的名称为________,判断酯化反应达到平衡的现象____________。加入的苯甲酸和异丙醇中,需过量的是________,目的是____________________。
(3)本实验一般采用水浴加热,因为温度过高会使产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)操作Ⅰ中第二次水洗的目的是______________,操作Ⅱ中加入无水硫酸镁的作用为_________________________________________。
(5)步骤ⅳ所用的装置中冷却水的进口为________(填字母),操作时应收集218℃的馏分,如果温度计水银球偏上,则收集的精制产品中可能混有的杂质为________(填物质名称)。
(6)如果得到的苯甲酸异丙酯的质量为40.930g。则该实验的产率为________%(保留2位有效数字)。
【解析】(1)浓硫酸和其他液态物质混合时应注意实验安全,一般都是将浓硫酸沿玻璃棒或容器内壁缓缓注入其他液体中,边注入边搅拌,所以酯化反应实验中,一般先加入密度最小的醇,再加入羧酸,最后加入浓硫酸(其中浓硫酸和羧酸顺序可以颠倒)。(2)油水分离器中水层高低的变化可以显示生成物水的量,据此可以判断酯化反应是否达到平衡;由于酯化反应属于可逆反应,所以其中一种物质过量,既可以使平衡向正反应方向移动,又可以提高另外一种物质的转化率,由题中数据知,异丙醇过量。(3)有机物一般都易挥发,所以温度过高,容易造成反应物挥发而损失,从而降低产率。(4)第一次水洗主要是除去异丙醇和硫酸等水溶性杂质,用饱和碳酸钠溶液洗主要是除去硫酸和苯甲酸等酸性杂质,而第二次水洗,则是为了除去残留的碳酸钠,操作Ⅱ中加入无水硫酸镁是为了除去残留的水。(5)如果蒸馏时温度计的水银球偏上,则蒸馏烧瓶支管口处温度比温度计所测量的温度高,会有沸点较高的杂质逸出。(6)38.1g苯甲酸的物质的量为≈0.312mol,30mL异丙醇的物质的量为=0.395mol,苯甲酸不足,所以苯甲酸异丙酯的理论产量为0.312mol×164g·mol-1=51.168g,则产率为×100%≈80%。
【答案】(1)B(2)三颈烧瓶(或三口烧瓶);油水分离器中水面保持稳定;异丙醇;有利于酯化反应向正反应方向进行,提高苯甲酸的转化率
(3)减小(4)除去残留的碳酸钠除去残留的水
(5)g;苯甲酸(6)80
13.(2020·攀枝花二模)某化学小组欲通过实验探究:Ⅰ.苯与液溴发生取代反应;Ⅱ.苯与液溴在催化剂作用下的反应机理。所用装置如图所示。
已知:MnO2+2NaBr+2H2SO4(浓)Br2↑+MnSO4+Na2SO4+2H2O
(1)实验室制备溴苯的化学方程式为______________________________;
仪器X的名称为______________。
(2)制取溴苯的实验操作步骤如下:
①连接装置,其接口顺序为(填字母):d接____,____接____,____接c。
②检查装置气密性。
③C中加入固体药品,______________,再打开D处开关K,点燃C处酒精灯;插入铁丝于混合液中,一段时间后,D中液体沸腾,原因是____________________。
④关闭C中活塞。
(3)A中对广口瓶进行热水浴的目的是______________。
(4)若B中有淡黄色沉淀生成,能否确定苯与液溴发生了取代反应?________(填“能”或“否”)。
(5)查阅文献:苯与液溴在FeBr3催化下的反应机理共分三步:
ⅰ.Br2+FeBr3→Br++FeBr4-
ⅱ.Br++→
①请完成第三步反应:ⅲ._________________________________。
②该小组将A装置中的浓硫酸替换成稀硫酸时实验失败,试从反应机理推测可能的原因:________________________________________________。
【解析】(1)苯与液溴在FeBr3做催化剂条件下发生取代反应生成Br和HBr。(2)①C装置制备溴蒸气,利用A装置除去其中的水蒸气,d接a,Br2与D中苯反应,b接e,利用B装置检验HBr的生成。③加入固体药品(MnO2、NaBr)后滴加浓硫酸。D中液体沸腾,说明反应放热。(3)气态溴易液化(常温下溴呈液态),A中广口瓶需要热水浴。(4)由于溴易挥发,D中反应放热,有溴蒸气从D中逸出,Br2溶于水后也生成HBr,无法证明AgBr的生成是由于苯与液溴反应产生了HBr所致。(5)①由反应的总方程式可推知FeBr4-和均为中间产物,两者反应生成Br、FeBr3(催化剂)、HBr。②稀硫酸和浓硫酸的差异在于稀硫酸中有大量H2O,Br+无法存在。
【答案】(1)+Br2Br+HBr;球形冷凝管
(2)①abef③滴加浓硫酸(其他合理答案均可)该反应是放热反应
(3)防止溴蒸气冷凝(其他合理答案均可)
(4)否
(5)①FeBr4-+→FeBr3+Br
+HBr
②有水情况下,无法生成Br+
14.(2020·柳州4月模拟)某实验小组探究肉桂酸的制取:
I:主要试剂及物理性质
名称
相对分子质量
性状
沸点/℃
溶解度,克/100mL溶剂



苯甲醛
106.12
无色液体
178~179
0.3
任意比互溶
任意比互溶
乙酸酐
102.08
无色液体
138~140
12

不溶
肉桂酸
148.16
无色晶体
300
0.04
24

注意:乙酸酐溶于水发生水解反应
II:反应过程
实验室制备肉桂酸的化学方程式为:
CHO+(CH3CO2)OCH=CHCOOH
+CH3COOH
III:实验步骤及流程
①在250mL三口烧瓶中(如图甲)放入3ml(3.15g,0.03mol)新蒸馏过的苯甲醛、8ml(8.64g,0.084mol)新蒸馏过的乙酸酐,以及研细的4.2g无水碳酸钾。采用空气冷凝管缓缓回流加热45min。由于反应中二氧化碳逸出,可观察到反应初期有大量泡沫出现。
②反应完毕,在搅拌下向反应液中分批加入20mL水,再慢慢加入碳酸钠中和反应液至pH等于8。然后进行水蒸气蒸馏(如图乙),待三口烧瓶中的剩余液体冷却后,加入活性炭煮沸10~15min,进行趁热过滤。在搅拌下,将HCl加入到滤液中,当固体不在增加时,过滤,得到产品,干燥,称量得固体3.0g。
IV:如图所示装置:
回答下列问题:
(1)合成时装置必须是干燥的,理由是_______________________。反应完成后分批加人20mL水,目的是____________________。
(2)反应完成后慢慢加入碳酸钠中和,目的是_____________________。
(3)步骤②进行水蒸气蒸馏,除去的杂质是______________,如何判断达到蒸馏终点__________________________。
(4)加入活性炭煮沸10~15min,进行趁热过滤,将滤液冷却至室温,趁热过滤的目的是___________________。
(5)若进一步提纯粗产品,应用的操作名称是______________,该实验产品的产率约是_______。(保留小数点后一位)
【解析】(1)由题目所给信息可知,反应物乙酸酐遇水反应,故合成时装置必须是干燥,也因为乙酸酐能和水反应,实验结束剩余的乙酸酐能用水除去,所以,反应完成后分批加人20mL水,是为了除去过量的乙酸酐。(2)慢慢加入碳酸钠,容易调节溶液的pH。(3)第①步将乙酸酐、乙酸除去了,此时进行水蒸气蒸馏,能除苯甲醛,苯甲醛是无色液体,在水中的溶解度很小,故蒸出、接收的苯甲醛液体应呈无色油状,所以,当苯甲醛完全蒸出时,将不再出现无色油状液体。(4)过滤,活性炭等杂质留在滤渣里,肉桂酸留在滤液里,常温下,肉桂酸的溶解度很小,趁热过滤,是为了增大肉桂酸的溶解度,提高产率。(5)此时肉桂酸中仍然还有一些可溶性的杂质,如乙酸,可通过重结晶进行提纯,得到纯净的肉桂酸。由制备肉桂酸的方程式可知,乙酸酐和苯甲醛按物质的量1:1反应,但是所给原料量为:0.03mol苯甲醛、0.084mol乙酸酐,很明显,乙酸酐过量,按苯甲醛的量计算,理论上可得0.03mol肉桂酸,对应质量=0.03mol×148.16g/mol=4.4448g,所以,产率=×100%=67.6%。
【答案】(1)防止乙酸酐与水反应;除去过量的乙酸酐
(2)慢慢加入碳酸钠,容易调节溶液的pH
(3)苯甲醛;蒸出、接收的无色液体不呈油状时,即可断定水蒸气蒸馏结束
(4)增大肉桂酸的溶解度,提高产率
(5)重结晶;67.6%
15.(2020·廊坊一模)氯化苄(C6H5CH2Cl)为无色液体,是一种重要的有机化工原料。现在实验室模拟工业上用甲苯与干燥氯气在光照条件下加热反应合成氯化苄、分离出氯化苄并检验样品的纯度,其装置(夹持装置略去)如图所示:
回答下列问题:
(1)仪器E的名称是_____________;其作用是_______________________。
(2)装置B中的溶液为___________________。
(3)用恒压滴液漏斗代替分液漏斗的优点是_________________________。
(4)装置A中反应的离子方程式为_____________________________。
(5)反应结束后,关闭K1和K2,打开K3,加热三颈烧瓶,分馏出氯化苄,应选择温度范围为______℃。
物质
溶解性
熔点(℃)
沸点(℃)
甲苯
极微溶于水,能与乙醇、乙醚等混溶
-94.9
110
氯化苄
微溶于水,易溶于苯、甲苯等有机溶剂
-39
178.8
二氯化苄
不溶于水,溶于乙醇、乙醚
-16
205
三氯化苄
不溶于水,溶于乙醇、乙醚和苯
-7
220
(6)检测氯化苄样品的纯度:
①称取13.00g样品于烧杯中,加入50.00mL4mol?L-1NaOH水溶液,水浴加热1小时,冷却后加入35.00mL40%HNO3,再将全部溶液转移到容量瓶中配成100mL溶液。取20.00mL溶液于试管中,加入足量的AgNO3溶液,充分振荡,过滤、洗涤、干燥,称量固体质量为2.87g,则该样品的纯度为_____%(结果保留小数点后1位)。
②实际测量结果可能偏高,原因是___________________________________。
【解析】(1)根据装置图可知,仪器E的名称是球形冷凝管;冷凝管E的作用是导出Cl2、HCl气体,冷凝回流甲苯;(2)装置A制取的氯气中含有杂质氯化氢,装置B的作用是除去氯气中的氯化氢,所以B中的试剂是饱和食盐水;(3)用恒压滴液漏斗代替分液漏斗的优点是使漏斗与烧瓶内压强一致,液体顺利流下;(4)装置A中高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,反应的离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O;(5)分馏出氯化苄温度应高于氯化苄的沸点,低于二氯化苄的沸点,所以应选择温度范围是178.8~205℃;(6)设样品中C6H5CH2Cl的质量为xg;根据C6H5CH2Cl~AgCl↓,n(C6H5CH2Cl)=n(AgCl)=×=0.1mol,m(C6H5CH2Cl)=0.1mol×126.5g/mol=12.65g,样品纯度为×100%=97.3%,二氯化苄、三氯化苄中氯元素的质量分数大于氯化苄,样品若混有二氯化苄、三氯化苄等杂质会使测量结果偏高。
【答案】(1)球形冷凝管;导出Cl2、HCl气体,冷凝回流甲苯
(2)饱和食盐水(3)使漏斗与烧瓶内压强一致,液体顺利流下
(4)2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(5)178.8~205(6)①97.3②样品混有二氯化苄、三氯化苄等杂质
16.(2020·广西来宾4月模拟)实验室用乙醇、浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷,其反应原理为H2SO4(浓)+NaBrNaHSO4+HBr↑、CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O。有关数据和实验装置如(反应需要加热,图中省去了加热装置):
乙醇
溴乙烷

状态
无色液体
无色液体
深红棕色液体
密度/g·cm-3
0.79
1.44
3.1
沸点/℃
78.5
38.4
59
(1)A中放入沸石的作用是__________________,B中进水口为____口(填“a”或“b”)。
(2)实验中用滴液漏斗代替分液漏斗的优点为______________。
(3)氢溴酸与浓硫酸混合加热发生氧化还原反应的化学方程式________________。
(4)给A加热的目的是____________________,F接橡皮管导入稀NaOH溶液,其目的是吸收________和溴蒸气,防止____________。
(5)C中的导管E的末端须在水面以下,其原因是__________________。
(6)将C中的镏出液转入锥形并瓶中,连振荡边逐滴滴入浓H2SO41~2mL以除去水、乙醇等杂质,使溶液分层后用分液漏斗分去硫酸层;将经硫酸处理后的溴乙烷转入蒸镏烧瓶,水浴加热蒸馏,收集到35~40℃的馏分约10.0g。
①分液漏斗在使用前必须________________;
②从乙醇的角度考虑,本实验所得溴乙烷的产率是__________(精确到0.1%)。
【解析】(1)液体加热加入沸石,可以防止液体瀑沸,B为球形冷凝管,应采取逆流原理通入冷凝水,进行充分冷凝回流,所以B中进水口为b;(2)滴液漏斗可以使漏斗的上方和下方的压强相等,使浓硫酸顺利流下,而分液漏斗没有这个功能;(3)浓硫酸有强氧化性,氢溴酸与浓硫酸混合加热可生成Br2和SO2,发生氧化还原反应的化学方程式为2HBr+H2SO4(浓)SO2+Br2+2H2O;(4)加热的目的是加快反应速率,温度高于38.4℃溴乙烷全部挥发蒸馏出来,实验中产生的二氧化硫、溴化氢、溴等会污染空气,所以可以用稀NaOH溶液吸收,防止污染环境;(5)导管E的末端须在水面以下,通过冷却得到溴乙烷,减少溴乙烷的挥发;(6)①分液漏斗有上口塞子和下口有控制液体流量的活塞,在使用前需要检查是否漏水;②10mL乙醇的质量为0.79×10g=7.9g,其物质的量为0.172mol,所以理论制得溴乙烷的物质的量为0.172mol,其质量为18.75g,所以溴乙烷的产率=×100%≈53.4%。
【答案】(1)防止暴沸;b
(2)平衡压强,使浓硫酸顺利滴下
(3)2HBr+H2SO4(浓)SO2+Br2+2H2O
(4)加快反应速率,蒸馏出溴乙烷;SO2;防止污染环境
(5)冷却并减少溴乙烷的挥发(6)①检漏②53.4%
17.(2020·广东六校联考)苯甲酸(C6H5COOH)的相对分子质量为122,熔点为122.4℃,沸点为249℃,密度为1.2659g·cm-3,在水中的溶解度:0.35g(25℃)、2.7g(80℃)、5.9g(100℃),不易被氧化,是一种一元有机弱酸,微溶于水、溶于乙醇。实验室中由甲苯(分子式:C6H5CH3、相对分子质量:92,沸点为110.6℃,密度为0.8669g·cm-3)制备苯甲酸的实验如下:
第一步:将9.2g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液(过量)置于如图的三颈烧瓶中,加热保持反应物溶液温度在90℃左右至反应结束,制备过程中不断从分水器分离出水。第二步:将反应后混合液趁热过滤,滤液冷却后用硫酸酸化,抽滤得粗产品。第三步:粗产品用水洗涤2到3次,干燥称量得固体11.7g。请回答下列问题:
(1)第一步发生反应的化学方程式为__________________________________。
(2)分水器的作用是________________________________,判断该反应完成的现象是______________________________________________________。
(3)第二步中抽滤的优点是______________________________________。
(4)第三步证明粗产品洗涤干净的方法是____________________;干燥的最佳方法是________(填代号)。
a.空气中自然风干
b.沸水浴干燥
c.直接加热干燥
(5)由以上数据知苯甲酸的产率为________。
(6)设计合理的实验方案确定苯甲酸是弱酸,可从下列仪器和试剂中选择最简单的组合是__________(填编号)。
①pH计
②0.01mol·L-1NaOH溶液
③酚酞
④甲基橙
⑤1mo·L-1NaOH溶液
⑥0.01mol·L-1苯甲酸溶液
⑦滴定管
⑧锥形瓶
⑨量筒
【解析】(1)根据得失电子守恒和原子守恒可知,C6H5CH3和酸性KMnO4溶液反应的化学方程式为5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO45C6H5COOH+3K2SO4+6MnSO4+14H2O。(2)实验过程中,经冷凝管冷凝回流的冷凝液进入分水器,分层后,甲苯自动流回到三颈烧瓶中,生成的水从分水器中放出去,这样可以促使反应正向进行,提高甲苯的利用率,同时能减少抽滤所需时间。该反应完成时,三颈烧瓶中酸性KMnO4溶液颜色不再发生变化,或停止搅拌,静置,液体不再出现分层现象。(3)抽滤具有过滤速度快,得到的固体水分少等优点。(4)由于第二步用硫酸酸化滤液,因此可通过检验SO42-来判断粗产品是否洗涤干净,检验的方法是向少许最后一次的洗涤液中滴入几滴BaCl2溶液,若无沉淀生成,则说明粗产品洗涤干净。为了加快干燥过程,并减少损耗,干燥的最佳方法是沸水浴干燥,故b正确。(5)9.2g甲苯的物质的量0.1mol,理论上生成苯甲酸0.1mol,其质量为0.1mol×122g·mol-1=12.2g,根据实际生成11.7g苯甲酸可求出苯甲酸的产率为×100%≈95.9%。(6)要通过实验确定苯甲酸是弱酸,最简单的方法就是用pH计测定0.01mol·L-1苯甲酸溶液的pH,故最简单的组合为①和⑥。
【答案】(1)5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO45C6H5COOH+3K2SO4+6MnSO4+14H2O
(2)分离出水,提高甲苯利用率,减少抽滤所需时间;停止搅拌,静置,液体不分层(或三颈烧瓶中溶液不再变色)
(3)过滤速度快,得到的固体水分少
(4)取最后一次的洗涤液少许于试管中,滴加几滴BaCl2溶液,若无沉淀生成,则说明粗产品洗涤干净;b
(5)96%(或95.9%)(6)①⑥
18.(2020·塘沽二模)三氯乙醛(CCl3CHO)是生产农药、医药的重要中间体,实验室制备三氯乙醛的反应装置示意图(加热装置未画出)和有关数据如下:
①制备反应原理:C2H5OH+4Cl2→CCl3CHO+5HCl
②相关物质的相对分子质量及部分物理性质:
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
C2H5OH
46
-114.1
78.3
与水互溶
CCl3CHO
147.5
-57.5
97.8
可溶于水、乙醇
CCl3COOH
163.5
58
198
可溶于水、乙醇、三氯乙醛
C2H5Cl
64.5
-138.7
12.3
微溶于水,可溶于乙醇
(1)恒压漏斗中盛放的试剂的名称是_____,盛放KMnO4仪器的名称是_____。
(2)反应过程中C2H5OH和HCl可能会生成副产物C2H5Cl,同时CCl3CHO(三氯乙醛)也能被次氯酸继续氧化生成CCl3COOH(三氯乙酸),写出三氯乙醛被次氯酸氧化生成三氯乙酸的化学方程式:________________________________________。
(3)该设计流程中存在一处缺陷是______________________________,导致引起的后果是_____,装置B的作用是_______________________________。
(4)反应结束后,有人提出先将C中的混合物冷却到室温,再用分液的方法分离出三氯乙酸。你认为此方案是否可行_____(填是或否),原因是_______________。
(5)测定产品纯度:称取产品0.36g配成待测溶液,加入0.1000mol?L-1碘标准溶液20.00mL,再加入适量Na2CO3溶液,反应完全后,加盐酸调节溶液的pH,立即用0.02000mol?L-1Na2S2O3溶液滴定至终点。进行三次平行实验,测得平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。则产品的纯度为_______(计算结果保留四位有效数字)。滴定原理:CCl3CHO+OH-=CHCl3+HCOO-、HCOO-+I2=H++2I-+CO2、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
【解析】(1)根据反应原理我们发现原料需要氯气,因此装置A就应该是氯气的发生装置,所以恒压漏斗里装的是浓盐酸;盛放KMnO4的装置是蒸馏烧瓶;(2)按照要求来书写方程式即可,注意次氯酸的还原产物是氯化氢而不是氯气:CCl3CHO+HClOCCl3COOH+HCl;(3)制得的氯气中带有氯化氢和水分,氯化氢可以在装置B中除去,但是缺少一个干燥装置来除去水分,若不除去水分,氯气和水反应得到次氯酸和盐酸,会生成更多的副产物;(4)该方案是不行的,因为三氯乙酸是有机物,会溶于乙醇和三氯乙醛,根据题目给出的沸点可知此处用蒸馏的方法最适合;(5)滴定过程中,碘标准溶液过量,一部分滴定CCl3CHO,剩余的I2用Na2S2O3溶液滴定。根据I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可知剩余I2的物质的量n(I2)1=n(S2O32-)=×0.02000mol?L-1×0.02000L=2.000×10-4mol,则用于滴定CCl3CHO的I2的物质的量n(I2)2=0.1000mol?L-1×0.02000L-2.000×10-4mol=1.800×10-3mol,根据CCl3CHO+OH-=CHCl3+HCOO-、HCOO-+I2=H++2I-+CO2,可得如下关系式:CCl3CHO~I2,则n(CCl3CHO)=n(I2)2=1.800×10-3mol,m(CCl3CHO)=1.800×10-3mol×147.5g?mol-1=0.2655g,因此产品的纯度为×100%=73.75%。
【答案】(1)浓盐酸;圆底烧瓶
(2)CCl3CHO+HClOCCl3COOH+HCl
(3)无干燥装置;副产物增加;除去氯气中的氯化氢
(4)否;三氯乙酸会溶于乙醇和三氯乙醛,无法分液
(5)73.75%
19.(2020·云南曲靖一模)叔丁基苯[C(CH3)3]是重要的精细化工中间体,实验室可以以苯和氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]为原料,在无水AlCl3催化下加热制得。相关物质的物理常数和物理性质如表:
物质
相对分子质量
密度/(g·cm-3)
熔点/℃
沸点/℃
溶解性

78
0.88
5.5
80.1
难溶于水,易溶于乙醇
氯代叔丁烷
92.5
1.84
-26
51.6
难溶于水,可溶于苯
叔丁基苯
134
0.87
-58
169
难溶于水,易溶于苯
叔丁基苯的制取原理为:+ClC(CH3)3C(CH3)3+HCl↑。实验室制取叔丁基苯的装置如图所示(加热和夹持仪器略去)
实验步骤:
在三口烧瓶中加入120mL的苯和适量无水AlCl3,由恒压滴液漏斗滴加氯代叔丁烷15mL,控制温度反应一段时间。将反应后的混合物依次用稀盐酸、2%Na2CO3溶液和H2O洗涤分离,在所得产物中加入少量无水MgSO4固体,静置、过滤,先常压蒸馏,再减压蒸馏收集馏分,得叔丁基苯30g。
(1)仪器a的名称为______________,和普通分液漏斗相比,使用恒压滴液漏斗的优点是________________________________________。
(2)洗涤操作中,水洗的目的是____________________________;无水硫酸镁的作用是________。
(3)常压蒸馏时,最低控制温度为________。
(4)该实验中叔丁基苯的产率为________。(小数点后保留两位数字)
【解析】(1)仪器a的名称为球形冷凝管;使用恒压滴液漏斗的优点是可以使液体顺利滴下。
(2)水洗的目的是洗掉Na2CO3等(或洗掉可溶性无机物);无水硫酸镁的作用是吸水(或干燥)。
(3)常压蒸馏的目的是除去苯、氯代叔丁烷,由表中数据可知,应控制最低温度为80.1℃。
(4)苯的物质的量为n(苯)==1.35mol,氯代叔丁烷的物质的量为≈0.30mol,由制取原理可知苯过量,则理论上生成n(叔丁基苯)=n(氯代叔丁烷)=0.30mol,理论上生成叔丁基苯的质量为0.30mol×134g·mol-1=40.20g,故叔丁基苯的产率为×100%≈74.63%。
【答案】(1)球形冷凝管可以使液体顺利滴下
(2)洗掉Na2CO3等(或洗掉可溶性无机物)吸水(或干燥)
(3)80.1℃(4)74.63%
20.(2020·山南一模)某研究性学习小组的同学设计了如图装置制取溴苯和溴乙烷:
己知:乙醇在加热的条件下可与HBr反应得到溴乙烷(CH3CH2Br),二者某些物理性质如下表所示:
溶解性(本身均可作溶剂)
沸点(℃)
密度(g/mL)
乙醇
与水互溶,易溶于有机溶剂
78.5
0.8
溴乙烷
难溶于水,易溶于有机溶剂
38.4
1.4
请回答下列问题:
(1)B中发生反应生成目标产物的化学方程式为___________________________。
(2)根据实验目的。选择下列合适的实验步骤:①→___________(选填②③④等)。
①组装好装置,___________(填写实验操作名称);
②将A装置中的纯铁丝小心向下插入苯和液溴的混合液中;
③点燃B装置中的酒精灯,用小火缓缓对锥形瓶加热10分钟;
④向烧瓶中加入一定量苯和液溴,向锥形瓶中加入无水乙醇至稍高于进气导管口处,向U形管中加入蒸馏水封住管底,向水槽中加入冰水。
(3)简述实验中用纯铁丝代替铁粉的优点:________________________________。
(4)冰水的作用是_________________________。
(5)反应完毕后,U形管内的现象是_______________________;分离溴乙烷时所需的玻璃仪器有_______________________。
【解析】(1)HBr和乙醇在加热条件下,发生取代反应生成目标产物溴乙烷和水,B中发生反应生成目标产物的化学方程式为C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O。(2)利用苯和液溴反应制得溴苯,同时生成的溴化氢与乙醇发生取代反应得到溴乙烷,则应先连接装置并检查所密性,再添加药品,先加热A装置使苯和液溴先反应,再加热B装置制溴乙烷,即实验的操作步骤为:①④②③。(3)实验中用纯铁丝代替铁粉的优点:可随时控制反应的进行,不反应时上拉铁丝,反应时放下铁丝,而铁粉添加后就无法控制反应速率了。(4)冰水的作用是可降温,冷凝溴乙烷,防止其挥发。(5)反应完毕后,U形管内的现象是底部有油状液体;溴乙烷

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