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第55讲　物质制备的综合实验
1．掌握常见物质的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法等)。2.根据化学实验目的和要求，能做到正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法等。
考点一　无机物制备的综合实验
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{[Al(OH)4]－}＝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(氢氧化铜可溶解在氨水中)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
若气体制备实验需加热，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)选用仪器及连接顺序
3．物质制备过程中反应条件的控制
(1)防变质：为了防止空气中的氧气、CO2、水蒸气等干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气。
(2)防损失：易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置，易挥发的液体产物要及时冷凝。
(3)防分解：对于易分解的反应物或生成物需要进行降温处理，如采用冰水浴。
(4)注意防止倒吸的问题。
1．(2025·安徽合肥六校高三期中联考)四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成的催化剂，熔融的金属锡与氯气反应可生成SnCl4，实验室制备SnCl4的装置(加热与夹持装置已省略)如图所示。
有关信息：
ⅰ.将金属锡熔融，通入干燥氯气进行反应，生成SnCl4；
ⅱ.无水SnCl4是无色易流动的液体，熔点为－33 ℃，沸点为114.1 ℃；
ⅲ.SnCl4易水解。
回答下列问题：
(1)盛放浓盐酸的仪器名称为分液漏斗。
(2)试剂X为饱和食盐水；装置B中盛放的试剂为无水CaCl2(合理即可)。
(3)装置A烧瓶中反应的还原产物为Mn2+，该反应离子方程式为2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O。
(4)若实验所得SnCl4中因溶解了Cl2而略显黄色，则提纯SnCl4的方法是e(填字母)。
a．重结晶　b．升华　c．用NaOH溶液洗涤
d．过滤　e．蒸馏
(5)SnCl4蒸气遇氨及水蒸气呈浓烟状，因而可制作烟幕弹，其反应的化学方程式为SnCl4＋4NH3＋4H2O===Sn(OH)4＋4NH4Cl。
解析：(2)浓盐酸易挥发，需将HCl除去(如不除去，SnCl4中可能混有SnCl2)，故试剂X为饱和食盐水；SnCl4易水解，装置B中应盛放除水的中性或酸性干燥剂，故无水CaCl2、硅胶、P2O5等均可。(3)装置A中发生的反应是KMnO4与浓盐酸制备Cl2，离子方程式为2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O。(4)根据SnCl4易水解的性质，重结晶法、用NaOH溶液洗涤均不能用于提纯SnCl4，升华法和过滤法也不适用于分离SnCl4和Cl2，根据SnCl4和Cl2的沸点不同，可利用蒸馏法提纯。(5)根据题干现象，SnCl4先水解生成Sn(OH)4和HCl，HCl再与氨气反应生成NH4Cl，反应的化学方程式为SnCl4＋4NH3＋4H2O===Sn(OH)4＋4NH4Cl。
2．(2024·河北示范性高中一模联考)亚硝酰硫酸(NOSO4H)主要用于染料、医疗领域。实验室用如图装置(略去部分夹持装置)制备少量亚硝酰硫酸，并测定产品的纯度。
已知：ⅰ.NOSO4H是白色固体，遇水易分解为H2SO4、HNO3和NO，溶于浓硫酸不发生分解；
ⅱ.实验室用浓硫酸、浓硝酸的混合液与SO2反应制备亚硝酰硫酸，原理为SO2＋HNO3===NOSO4H。
(1)仪器M的名称为圆底烧瓶。
(2)用Na2SO3和70%H2SO4在装置A中制取SO2气体时，发生反应的化学方程式为Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。
(3)按气流从左到右的顺序，上图中仪器的连接顺序为a→de→cb→de(填仪器接口字母，部分仪器可以重复使用)→f。
(4)为了控制通入B中的SO2的速率，可以采取的措施是控制A中滴加浓硫酸的速率。
(5)反应过程中，NOSO4H的物质的量和HNO3的物质的量随时间的变化关系如图所示。
试分析n(HNO3消耗)∶n(NOSO4H生成)>1的原因：浓硝酸易挥发，易分解。
(6)测定NOSO4H产品的纯度。
准确称取2.5 g产品放入锥形瓶中，加入50.00 mL 0.200 0 mol·L-1 KMnO4标准溶液和足量稀硫酸，摇匀，待充分反应后将溶液加热，使生成的硝酸全部挥发逸出(不考虑硝酸的分解)，冷却至室温，用0.500 0 mol·L-1 Na2C2O4标准溶液滴定至终点，消耗Na2C2O4标准溶液的体积为18.00 mL。
已知：高锰酸钾可将亚硝酰硫酸氧化为HNO3，自身被还原为Mn2+。
①滴定终点的现象为当最后半滴Na2C2O4标准溶液滴入时，溶液褪色且半分钟内不恢复原色。
②亚硝酰硫酸的纯度为81.28%。
解析：装置A是利用亚硫酸钠和浓硫酸反应：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O制取SO2，制取的SO2经装置C干燥后通入装置B中，HNO3与SO2在浓硫酸作用下反应制得NOSO4H，由于亚硝酰硫酸(NOSO4H)遇水分解，且SO2属于大气污染物，不能直接排放到大气中，则装置C中的无水氯化钙的作用是防止空气中的水蒸气进入装置B中，装置D中的氢氧化钠溶液用于吸收SO2及挥发的硝酸。(3)根据分析可知，按气流从左到右的顺序，题图中仪器接口的连接顺序为a→de→cb→de→f。(4)为了控制通入B中的SO2的速率，可通过调节A中滴加浓硫酸的速率。(5)从题给反应的化学方程式看，参加反应的硝酸和生成的NOSO4H比例为1∶1，消耗的硝酸多，可能是有一部分挥发和分解了。(6)①高锰酸钾自身为紫红色，发生氧化还原反应时紫红色褪去，自身可作滴定操作的指示剂，当最后半滴Na2C2O4标准溶液滴入后，溶液颜色由紫红色变为无色且半分钟内不变色，说明反应到达终点。②一部分KMnO4标准溶液和NOSO4H反应，剩余的KMnO4标准溶液用Na2C2O4滴定，根据得失电子守恒可得关系式：
2KMnO4　～　5Na2C2O4
2 mol 5 mol
n1 0.5 mol/L×18×10-3 L
则与Na2C2O4反应的KMnO4的物质的量n1＝3.6×10-3 mol，KMnO4总的物质的量n总＝50.00×10-3 L×0.200 0 mol·L-1＝
1×10-2 mol，所以和NOSO4H反应的KMnO4的物质的量n2＝1×10-2 mol－3.6×10-3 mol＝6.4×10-3 mol，根据化学方程式：
5NOSO4H＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋5HNO3＋2H2SO4
5 mol 2 mol
n 6.4×10-3 mol
解得NOSO4H的物质的量n＝1.6×10-2 mol，则NOSO4H的质量m＝2.032 g，所以样品中NOSO4H的纯度为×100%＝81.28%。
解答物质制备试题的思维流程
考点二　有机物制备的综合实验
1．有机物制备的常见操作
(1)加热：酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热，若温度要求更高，可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。
(2)冷凝回流：有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管，图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。
(3)防暴沸：加沸石(碎瓷片)，防止溶液暴沸，若开始忘加沸石(碎瓷片)，需冷却后补加。
2．有机物制备的常见装置
3．提纯有机物的常用流程
制取的有机物中常含有一定量的杂质(无机物与有机物)，提纯时可根据杂质与制得有机物性质的差异设计实验进行分离提纯，常用的提纯流程如下：
1．(2024·九省联考江西卷)乙酸乙酯在工业上有非常重要的作用。采用乙醇氧化脱氢法制备乙酸乙酯的反应原理及步骤如下：
2CH3CH2OHCH3COOCH2CH3
Ⅰ.将17.8 mL 50% H2SO4溶液加入50 mL的三颈烧瓶中，冰盐浴条件下，加入10.7 mL乙醇。
Ⅱ.将11.85 g Na2Cr2O7溶于7.4 mL H2O中，搅拌下逐滴加入三颈烧瓶中，反应温度控制在20 ℃。当混合物的黏度变大时，将温度升高到35 ℃，继续反应。
Ⅲ.将反应得到的绿色乳浊液用等量水稀释，分液、收集上层清液、纯化、干燥。
Ⅳ.分馏，收集73～78 ℃馏分。
回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ中，使用冰盐浴(－25～－10 ℃)的原因是BC(填字母)。
A．增强乙醇还原性
B．有利于降温
C．减少乙醇挥发
D．减少硫酸挥发
(2)步骤Ⅱ中，升温到35 ℃的目的是加快反应速率，降低混合物的黏度。
(3)步骤Ⅲ中，上层清液中含有的主要杂质为CH3CH2OH、CH3COOH。
(4)步骤Ⅲ中，纯化操作步骤：先用饱和碳酸钠溶液洗涤，再用水洗涤。
(5)分馏装置如图所示，玻璃仪器X的名称为直形冷凝管；指出装置(不含夹持、加热等装置)中错误之处：温度计插到了液体中，直形冷凝管和烧瓶之间导管过长。
(6)相比于用浓硫酸催化乙酸和乙醇制备乙酸乙酯的方法，从反应条件角度评价该方法的优点是反应条件温和，所用硫酸浓度小，原子利用率高。
(7)为实现含铬废液的再生利用，可在含Cr3+酸性废液中加入KMnO4，写出该反应的离子方程式：10Cr3+＋6MnO＋11H2O===5Cr2O＋6Mn2+＋22H＋。
解析：(1)步骤Ⅰ为将17.8 mL 50% H2SO4溶液加入50 mL的三颈烧瓶中，冰盐浴条件下，加入10.7 mL乙醇，使用冰盐浴(－25～－10 ℃)有利于降温，减少乙醇挥发，故答案选BC。(2)由题可知，当混合物的黏度变大时，将温度升高到35 ℃，继续反应。温度升高后，分子运动速度加快，黏性降低，有利于反应进行。(3)乙醇可被Na2Cr2O7氧化为乙酸，根据反应2CH3CH2OHCH3COOCH2CH3可知，上层清液中含有的主要杂质为CH3CH2OH和CH3COOH。(4)纯化乙酸乙酯时，先使用饱和碳酸钠溶液洗，再使用水洗。(5)玻璃仪器X的名称为直形冷凝管，该装置的错误之处有温度计插到了液体中，直形冷凝管和烧瓶之间导管过长。(6)与浓硫酸催化乙酸和乙醇制备乙酸乙酯的方法相比，题述方法反应条件温和，所用硫酸浓度小，原子利用率高。(7)Cr3+酸性废液中加入KMnO4，该反应的离子方程式为10Cr3+＋6MnO＋11H2O===5Cr2O＋6Mn2+＋22H＋。
2．(2024·辽宁大连高三期末)苯乙酮不仅是重要的化工原料，还是精细化学品，如农药、医药、香料的中间体。一种制备苯乙酮的实验方法及相关信息如下。
Ⅰ.反应原理：
。
已知：①苯乙酮能与氯化铝在无水条件下形成稳定的配合物；
②制备过程中存在副反应CH3COOH＋AlCl3―→CH3COOAlCl2＋HCl↑。
Ⅱ.相关数据：
物质 沸点/℃ 密度/ (g/cm3、20 ℃) 相对分子质量 溶解性
苯乙酮 202 1.03 120 不溶于水，易溶于多数有机溶剂
苯 80 0.88 78 难溶于水
乙酸 118 1.05 60 能溶于水，也能溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
乙酸酐 139.8 1.08 102 遇水反应，溶于氯仿、乙醚和苯
Ⅲ.实验步骤：
步骤1：合成
实验装置如图1，在三颈烧瓶中加入20 g AlCl3和30 mL苯，在不断搅拌的条件下通过装置M慢慢滴加5.1 mL乙酸酐和10 mL苯的混合液，在70～80 ℃下加热回流1小时。
回答下列问题：
(1)仪器A的名称：球形冷凝管。
(2)若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈烧瓶，可能导致A(填字母)。
A．反应太剧烈 B．液体太多搅不动
C．反应变缓慢
(3)反应中所使用的氯化铝会过量很多，原因是产物苯乙酮及乙酸均会消耗氯化铝，导致催化剂用量过大。
步骤2：分离提纯
(4)可通过如下步骤对粗产品提纯：
a．冰水浴冷却下，边搅拌边滴加浓盐酸与冰水的混合液，直至固体完全溶解后停止搅拌，静置，分液。
b．水层用苯萃取，萃取液并入有机层。
c．依次用5%NaOH溶液和水各20 mL洗涤。
d．加入无水MgSO4固体。
e．过滤。
f．蒸馏除去苯后，收集198～202 ℃馏分。
其中c操作的目的是除掉有机层中的有机物为乙酸；f操作中收集198～202 ℃馏分的最佳加热方式为C(填字母)。
A．水浴　　B．酒精灯直接加热　　C．油浴
(5)本实验为收集产品用了减压蒸馏装置(如图2)，其中毛细管的作用是防暴沸。经蒸馏后收集到4.8 g纯净物，其产率是74.1%(保留三位有效数字)。
解析：(2)若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈烧瓶中，可能导致反应太剧烈，不易控制，故选A。(3)反应中所使用的氯化铝会过量很多，原因是产物苯乙酮及乙酸均会消耗氯化铝，导致催化剂用量增大。(4)由相关数据可知，c操作中依次用5%NaOH溶液和水各20 mL洗涤，目的是除去有机层中含有的乙酸；f操作中收集198～202 ℃馏分的最佳加热方式为油浴加热。(5)由题图2知，毛细管可以与外界空气连通，平衡压强，防止加热时溶液暴沸；40 mL苯的物质的量为≈0.45 mol，5.1 mL乙酸酐的物质的量为＝0.054 mol，根据 ，可知苯是过量的，故理论上生成的苯乙酮为0.054 mol，质量为0.054 mol×120 g/mol＝6.48 g，故产率为×100%≈74.1%。
解答有机物制备实验题的思维流程
1．(2024·浙江1月选考节选)H2S可用于合成光电材料。某兴趣小组用CaS与MgCl2反应制备液态H2S，实验装置如图，反应方程式为CaS＋MgCl2＋2H2O===CaCl2＋Mg(OH)2＋H2S↑。
已知：①H2S的沸点是－61 ℃，有毒；
②装置A内产生的H2S气体中含有酸性气体杂质。
请回答：
(1)仪器X的名称是圆底烧瓶。
(2)完善虚框内的装置排序：A→B→E→C→D→F→G。
(3)下列干燥剂，可用于装置C中的是BC。
A．氢氧化钾
B．五氧化二磷
C．氯化钙
D．碱石灰
(4)装置G中汞的两个作用是①平衡气压；②液封。
(5)下列说法正确的是ABC。
A．该实验操作须在通风橱中进行
B．装置D的主要作用是预冷却H2S
C．加入的MgCl2固体，可使MgCl2溶液保持饱和，有利于平稳持续产生H2S
D．该实验产生的尾气可用硝酸吸收
解析：(2)制备气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置，产生的气体先通过NaHS溶液除去酸性气体杂质，然后进行干燥，由于不能骤冷，要逐步冷却，所以B连E，E连C，C连D，D连F。(3)H2S是酸性气体，不可以用碱性干燥剂，所以不可以用氢氧化钾和碱石灰，故选BC。(4)装置G中汞的两个作用是①平衡气压；②液封。(5)H2S有毒，该实验操作须在通风橱中进行，故A正确；气体不能骤冷，装置D的主要作用是预冷却H2S，故B正确；加入的MgCl2固体，可使MgCl2溶液保持饱和，有利于平稳持续产生H2S，故C正确；该实验产生的尾气不可用硝酸吸收，硝酸的氧化性虽然可以把H2S氧化为硫单质，但是稀硝酸产生的NO或者浓硝酸产生的NO2会污染空气，故D错误。
2．(2024·甘肃卷)某兴趣小组设计了利用MnO2和H2SO3生成MnS2O6，再与Na2CO3反应制备Na2S2O6·2H2O的方案：
(1)采用如图所示装置制备SO2，仪器a的名称为恒压滴液漏斗；步骤Ⅰ中采用冰水浴是为了
增大SO2的溶解度，增大H2SO3的浓度，同时为步骤Ⅱ提供低温。
(2)步骤Ⅱ应分数次加入MnO2，原因是防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4，同时防止反应太快，放热太多，不利于控制温度低于10 ℃。
(3)步骤Ⅲ滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是除去过量的SO2（或H2SO3）。
(4)步骤Ⅳ生成MnCO3沉淀，判断Mn2+已沉淀完全的操作是静置，向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液，若不再产生沉淀，说明Mn2+已沉淀完全。
(5)将步骤Ⅴ中正确操作或现象的标号填入相应括号中。
(　D　)―→(　A　)―→―→(　E　)―→
A．蒸发皿中出现少量晶体
B．使用漏斗趁热过滤
C．利用蒸发皿余热使溶液蒸干
D．用玻璃棒不断搅拌
E．等待蒸发皿冷却
解析：步骤Ⅱ中MnO2与H2SO3在低于10 ℃时反应生成MnS2O6，反应的化学方程式为MnO2＋2H2SO3===MnS2O6＋2H2O，步骤Ⅲ中滴加饱和Ba(OH)2溶液除去过量的SO2（或H2SO3），步骤Ⅳ中滴入饱和Na2CO3溶液发生反应MnS2O6＋Na2CO3===MnCO3↓＋Na2S2O6，经过滤得到Na2S2O6溶液，步骤Ⅴ中Na2S2O6溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到Na2S2O6·2H2O。(1)根据仪器a的特点知，仪器a为恒压滴液漏斗；步骤Ⅰ中采用冰水浴是为了增大SO2的溶解度，增大H2SO3的浓度，同时为步骤Ⅱ提供低温。(2)由于MnO2具有氧化性，SO2（或H2SO3）具有还原性，步骤Ⅱ应分数次加入MnO2，防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4，同时防止反应太快，放热太多，不利于控制温度低于10 ℃。(3)步骤Ⅲ中滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是除去过量的SO2（或H2SO3），防止后续反应中SO2（或H2SO3）与Na2CO3溶液反应，增加饱和Na2CO3溶液的用量，并使产品中混有杂质。(4)步骤Ⅳ中生成MnCO3沉淀，判断Mn2+已沉淀完全的操作是静置，向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液，若不再产生沉淀，说明Mn2+已沉淀完全。(5)步骤Ⅴ的正确操作或现象为将滤液倒入蒸发皿中→用酒精灯加热→用玻璃棒不断搅拌→蒸发皿中出现少量晶体→停止加热→等待蒸发皿冷却→过滤、洗涤、干燥得到Na2S2O6·2H2O，依次填入D、A、E。
3．（2024·辽宁卷）某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化，设计实验方案如下：
Ⅰ.向50 mL烧瓶中分别加入5.7 mL乙酸(100 mmol)、8.8 mL乙醇(150 mmol)、1.4 g NaHSO4固体及4～6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中装入变色硅胶。
Ⅱ.加热回流50 min后，反应液由蓝色变为紫色，变色硅胶由蓝色变为粉红色，停止加热。
Ⅲ.冷却后，向烧瓶中缓慢加入饱和Na2CO3溶液至无CO2逸出，分离出有机相。
Ⅳ.洗涤有机相后，加入无水MgSO4，过滤。
Ⅴ.蒸馏滤液，收集73～78 ℃馏分，得无色液体6.60 g，色谱检测纯度为98.0%。
回答下列问题：
(1)NaHSO4在反应中起催化剂、吸水剂作用，用其代替浓硫酸的优点是不产生有毒气体二氧化硫（合理即可）（答出一条即可）。
(2)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水，除指示反应进程外，还可吸收生成的水，使平衡正向移动，提高乙酸乙酯的产率。
(3)使用小孔冷凝柱承载，而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是AD（填字母）。
A．无须分离
B．增大该反应平衡常数
C．起到沸石作用，防止暴沸
D．不影响甲基紫指示反应进程
(4)下列仪器中，分离有机相和洗涤有机相时均需使用的是分液漏斗（填名称）。
(5)该实验乙酸乙酯的产率为73.5%（精确至0.1%）。
(6)若改用C2H518OH作为反应物进行反应，质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为90（精确至1）。
解析：(1)该实验可实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化，用浓硫酸时，浓硫酸的作用是作催化剂和吸水剂，所以NaHSO4在反应中起催化剂和吸水剂的作用；浓硫酸还具有强氧化性和脱水性，用浓硫酸在加热条件下反应时，可能发生副反应，且浓硫酸的还原产物二氧化硫是有毒气体，所以用其代替浓硫酸的优点是副产物少，可绿色制备乙酸乙酯，不产生有毒气体二氧化硫等。(2)变色硅胶吸水，除指示反应进程外，还可吸收反应时生成的水，使平衡正向移动，提高乙酸乙酯的产率。(3)若向反应液中直接加入变色硅胶，则反应后需要过滤出硅胶，而使用小孔冷凝柱承载则无须分离，A正确；反应的平衡常数只与温度有关，使用小孔冷凝柱承载不能增大该反应平衡常数，B错误；小孔冷凝柱并没有投入溶液中，不能起到沸石作用，不能防止暴沸，C错误；由步骤Ⅱ可知，若向反应液中直接加入变色硅胶，则变色硅胶由蓝色变为粉红色，会影响观察反应液由蓝色变为紫色，所以使用小孔冷凝柱承载不影响甲基紫指示反应进程，D正确。(4)用水洗涤有机相，然后用分液法分离有机物和水，需使用分液漏斗。(5)由反应CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOC2H5＋H2O可知，100 mmol乙酸与150 mmol乙醇反应时，理论上可获得的乙酸乙酯的质量为0.1 mol×88 g/mol＝8.8 g，则该实验乙酸乙酯的产率为×100%＝73.5%。(6)若改用C2H518OH作为反应物进行反应，则CH3COOH＋CH3CH218OHCH3CO18OC2H5＋H2O，生成的乙酸乙酯的摩尔质量为90 g/mol，所以质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为90。
4．（2024·新课标卷）吡咯类化合物在导电聚合物、化学传感器及药物制剂上有着广泛应用。一种合成1 （4 甲氧基苯基） 2，5 二甲基吡咯（用吡咯X表示）的反应和方法如下：
实验装置如图所示，将100 mmol己 2，5 二酮（熔点：－5.5 ℃，密度：0.737 g·cm-3）与100 mmol 4 甲氧基苯胺（熔点：57 ℃）放入①中，搅拌。待反应完成后，加入50%的乙醇溶液，析出浅棕色固体。加热至65 ℃，至固体溶解，加入脱色剂，回流20 min，趁热过滤。滤液静置至室温，冰水浴冷却，有大量白色固体析出。经过滤、洗涤、干燥得到产品。
回答下列问题：
(1)量取己 2，5 二酮应使用的仪器为量筒（合理即可）（填名称）。
(2)仪器①用铁夹固定在③上，③的名称是铁架台；仪器②的名称是球形冷凝管。
(3)“搅拌”的作用是使固液充分接触，加快反应速率。
(4)“加热”方式为水浴加热。
(5)使用的“脱色剂”是活性炭。
(6)“趁热过滤”的目的是除去不溶性杂质，防止产品结晶损失，提高产率；用50%的乙醇溶液洗涤白色固体。
(7)若需进一步提纯产品，可采用的方法是重结晶。
解析：(1)己 2，5 二酮的摩尔质量为114 g· mol-1，根据题中所给数据可知，所需己 2，5 二酮的体积为≈15.5 cm3＝15.5 mL，根据实际体积选用对应规格的量筒。(2)仪器③为铁架台；仪器②用于冷凝回流，为球形冷凝管。(3)己 2，5 二酮的熔点为－5.5 ℃，常温下为液体，4 甲氧基苯胺的熔点为57 ℃，常温下为固体，搅拌可使固液反应物充分接触，加快反应速率。(4)由题给信息“加热至65 ℃”可知，应用水浴加热，这样便于控制温度，且受热更均匀。(5)“脱色剂”的作用是吸附反应过程中产生的有色物质，结合题中信息，加入脱色剂后回流，趁热过滤，保留滤液，即脱色剂为不溶于水和乙醇等溶剂的固体，所以可以选用活性炭作脱色剂。(6)由题给信息可知，产品吡咯X为白色固体，加热至65 ℃可溶解在50%的乙醇溶液中，所以需趁热过滤，使产品尽可能多地进入滤液，防止产品结晶损失，提高产率；由加入50%的乙醇溶液，析出浅棕色固体（即含杂质的产品）可知，常温下产品不溶于50%的乙醇溶液，所以为减少溶解损失，洗涤时可用50%的乙醇溶液。(7)由产品的分离提纯过程可知，若需进一步提纯，可采用的方法为重结晶。
课时作业55
（总分：60分）
非选择题（共60分）
1．（12分）（2025·湖北武汉高三期中）在有机化学中，硫酰氯(SO2Cl2)常用作氯化剂和氯磺化剂，在染料、药品、除草剂和农用杀虫剂的生产过程中有重要作用。现在拟用干燥的Cl2和SO2在活性炭催化下制取硫酰氯。反应的化学方程式为SO2(g)＋Cl2(g)===SO2Cl2(l)　ΔH＝－97.3 kJ· mol-1，实验装置如图所示（部分夹持装置未画出）。已知：硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为－54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，在潮湿空气中“发烟”；100 ℃以上开始分解，生成二氧化硫和氯气，长期放置也会发生分解。
回答下列问题：
(1)装置丙中作为反应容器的仪器的名称为三颈烧瓶，装置丙中球形冷凝管的作用是冷凝回流硫酰氯、导气；控制两种反应物体积大致相等的操作是调节甲、戊装置中的活塞，使乙、丁导管口冒出气泡的速度相等。
(2)装置戊上方分液漏斗中最好选用下列试剂：B（填字母）。
A．蒸馏水 B．饱和食盐水
C．浓氢氧化钠溶液 D．6.0 mol·L-1盐酸
(3)若缺少装置己，生成的硫酰氯(SO2Cl2)可能会变质，其化学方程式是SO2Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。
(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解，也能制得硫酰氯：2ClSO3HSO2Cl2＋H2SO4，分离两种产物的方法是蒸馏。
(5)长期储存的硫酰氯会发黄，可能的原因是硫酰氯长期放置分解：SO2Cl2===SO2＋Cl2，产生少量的氯气溶解在其中而显黄色（用化学方程式和必要的文字加以解释）。
(6)若反应中消耗的氯气体积为896 mL（标准状况下），最后经过分离提纯得到4.05 g纯净的硫酰氯，则硫酰氯的产率为75%。
解析：(1)根据题中装置图可知，装置丙中作为反应容器的仪器的名称为三颈烧瓶，装置丙中球形冷凝管的作用是冷凝回流硫酰氯、导气；调节甲、戊装置中的活塞，使乙、丁导管口冒出气泡的速度相等来控制两种反应物体积大致相等。(2)氯气不溶于饱和食盐水，所以装置戊上方分液漏斗中最好选用饱和食盐水。(3)若缺少装置己，生成的硫酰氯(SO2Cl2)可能会与空气中的水蒸气发生反应而变质，反应的化学方程式为SO2Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。(4)硫酰氯和H2SO4两种液体互溶，沸点相差较大，可以采用蒸馏进行分离。(5)由题目信息可以知道硫酰氯长期放置会发生分解：SO2Cl2===SO2＋Cl2，产生少量的氯气溶解在其中而显黄色。(6)根据SO2和Cl2反应的化学方程式可以得到n(SO2Cl2)＝n(Cl2)＝＝0.04 mol，所以理论上生成的m(SO2Cl2)＝0.04 mol×135 g/mol＝5.4 g，硫酰氯的产率为×100%＝75%。
2．（12分）（2024·河北石家庄高三期末）实验室以乙烯和氯气在二氯乙烷介质中进行氯化生成1，2 二氯乙烷（沸点：83.5 ℃），所用到的装置如下所示，且可以重复使用。请回答下列问题：
(1)按气流方向写出装置的连接顺序：a→fe→fe→cd←ef←ef←b。
(2)利用甲装置制备氯气，所用试剂为KMnO4（填化学式）和浓盐酸，浓盐酸在反应中体现的性质为还原性和酸性。
(3)利用乙装置制备乙烯气体，所用试剂为乙醇和浓硫酸，二者混合的操作为先向圆底烧瓶中加入乙醇，边振荡边逐滴加入浓硫酸，浓硫酸的作用为催化剂和脱水剂，进入丙装置前，应将气体先后通过NaOH溶液和浓硫酸试剂中洗气，得到干燥纯净的乙烯。
(4)丙装置的仪器名称为三颈烧瓶，发生主要反应的化学方程式：CH2===CH2＋Cl2―→ClCH2CH2Cl。
(5)上述制备方法得到的粗产品，加碱闪蒸除去酸性物质及部分高沸物，用水洗涤至中性，共沸脱水，加入氯化钙，经蒸馏操作得成品。
(6)检验1，2 二氯乙烷中氯原子的操作为取少量成品于试管中，加入NaOH溶液并加热，待充分反应后冷却，加入硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若有白色沉淀产生，则证明有氯原子存在。
解析：(1)甲装置制备氯气，先后用丁装置盛装的饱和食盐水和浓硫酸除去氯气中混有的氯化氢及水；用乙装置制备乙烯气体，先后用氢氧化钠溶液和浓硫酸除去乙烯中混有的酸性气体和水，制得的氯气与乙烯同时通入丙装置中反应制取1，2 二氯乙烷，根据分析得装置的连接顺序为a→fe→fe→cd←ef←ef←b。(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制备Cl2时不需要加热，反应的离子方程式为2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O，盐酸在反应中表现还原性和酸性。(3)乙醇和浓硫酸混合的操作为先向圆底烧瓶中加入乙醇，边振荡边逐滴加入浓硫酸；浓硫酸在制备乙烯时作催化剂和脱水剂。制取乙烯时，可能会有副反应发生，生成CO2、SO2杂质气体，可通过NaOH溶液除去，水蒸气可通过浓硫酸除去，因此气体进入丙装置前，先后通过NaOH溶液和浓硫酸。(4)丙装置的仪器名称为三颈烧瓶，乙烯和氯气发生加成反应，反应的化学方程式为CH2===CH2＋Cl2―→ClCH2CH2Cl。(5)1，2 二氯乙烷（沸点：83.5 ℃）在常温下是液体，共沸脱水后加入氯化钙进一步干燥，所得混合物经蒸馏后可得成品。(6)检验1，2 二氯乙烷中的氯原子的操作为取少量成品于试管中，加入NaOH溶液并加热，待充分反应后冷却，加入硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，若有白色沉淀产生，则证明有氯原子存在。
3．（12分）（2025·八省联考陕西卷）纳米BaTiO3可用于光电催化。某实验小组以钛酸四丁酯[Ti(OBu)4，Bu代表正丁基；液体]为钛源，采用以下方法制备粒径小于20 nm的BaTiO3（反应装置如图，夹持等装置略）。
已知：Ba(OH)2·8H2O＋Ti(OBu)4===BaTiO3＋4BuOH＋7H2O。
Ⅰ.在三颈烧瓶中加入8.8 mmol Ba(OH)2·8H2O，20 mL二缩三乙二醇、少量表面活性剂，搅拌均匀后，采用合适方式加入8.0 mmol Ti(OBu)4和20 mL氨水。
Ⅱ.160 ℃回流反应3 h，冷却至室温，得到溶胶。
Ⅲ.向Ⅱ所得溶胶中加入100 mL蒸馏水，得到纳米粒子聚集体，离心分离后，沉淀经洗涤、干燥，得1.4 g BaTiO3粉末。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称为球形冷凝管，反应溶剂为二缩三乙二醇，加热方式为油浴。反应结束时，应先停止加热（填“加热”或“通冷凝水”）。
(2)检验步骤Ⅱ所得溶胶属于胶体的实验操作与现象为用一束强光照射步骤Ⅱ所得溶胶，垂直光的方向看到一条光亮的“通路”。
(3)离心分离可将沉淀紧密聚集在离心管底部（如图所示）。将离心后的沉淀和清液分开的方法是将沉淀上部的清液缓缓倒入另一容器中，使沉淀物与清液分离。
(4)本实验的BaTiO3产率为75%（保留两位有效数字）。
(5)为了测定BaTiO3的晶体结构，通常使用的仪器是X射线衍射仪。
解析：(1)仪器a为球形冷凝管，起到冷凝、回流，提高原料利用率的作用；二缩三乙二醇作溶剂，温度高于100 ℃，常采用油浴加热，反应结束时，应先停止加热，继续通冷凝水让装置冷却。(2)检验步骤Ⅱ所得溶胶属于胶体的实验操作：用一束强光照射步骤Ⅱ所得溶胶，垂直光的方向看到一条光亮的“通路”。(3)离心分离可将沉淀紧密聚集在离心管底部，可将沉淀上部的清液缓缓倒入另一容器中，使沉淀物与清液分离。(4)加入8.8 mmol Ba(OH)2·8H2O和8.0 mmol Ti(OBu)4发生反应，Ti(OBu)4少量，理论上生成BaTiO3的物质的量为8.0 mmol，BaTiO3产率为×100%≈75%。(5)通常使用X射线衍射仪测定BaTiO3的晶体结构。
4．（12分）（2024·河南周口高三期末）三甲基镓[Ga(CH3)3]是一种重要的半导体材料前驱体。实验室以镓镁合金(Ga2Mg5)、碘甲烷(CH3I)等为原料制备Ga(CH3)3，实验主要装置和步骤如下：
向三颈烧瓶中加入镓镁合金、碘甲烷和乙醚（用Et2O表示），加热(55 ℃)并搅拌30 min。蒸出低沸点有机物后减压蒸馏，收集Ga(CH3)3·Et2O。向Ga(CH3)3·Et2O中逐滴滴加三正辛胺（用NR3表示），室温下搅拌2～3 h，并用真空泵不断抽出Et2O蒸气，制得Ga(CH3)3·NR3。将Ga(CH3)3·NR3置于真空中加热，蒸出Ga(CH3)3。
已知：①常温下，Ga(CH3)3为无色透明的液体，易水解，在空气中易自燃。
②相关物质的沸点信息如下表：
物质 Ga(CH3)3 CH3I Et2O NR3
沸点/℃ 55.8 40.3 34.5 365.8
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是（球形）冷凝管；制备Ga(CH3)3时，需在真空中加热的原因是防止Ga(CH3)3与空气中的H2O、O2反应。
(2)三颈烧瓶中除生成Ga(CH3)3·Et2O外，还有MgI2和CH3MgI生成，该反应的化学方程式为8CH3I＋2Et2O＋Ga2Mg5===
2Ga(CH3)3·Et2O＋3MgI2＋2CH3MgI。
(3)用真空泵不断抽出Et2O蒸气，有利于Ga(CH3)3·NR3生成的理由是Ga(CH3)3·Et2O＋NR3 Ga(CH3)3·NR3＋Et2O，将乙醚蒸气抽出，使平衡正向移动（用平衡移动原理解释）；与直接分解Ga(CH3)3·Et2O制备Ga(CH3)3相比，采用“NR3配体交换”工艺制备的产品纯度更高的原因是NR3与Ga(CH3)3的沸点相差更大，易于分离。
(4)测定Ga(CH3)3产品的纯度。取m g Ga(CH3)3样品于锥形瓶中，加入V mL c mol·L-1盐酸，至不再产生气泡[Ga(CH3)3＋3HCl===GaCl3＋3CH4↑]，加入2滴甲基橙，用c1 mol·L-1 NaOH溶液滴定剩余盐酸，消耗NaOH溶液的体积为V1 mL，则Ga(CH3)3的质量分数为%（用含m、V、V1、c、c1的代数式表示）；若滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成，则测定结果偏高（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
解析：(1)仪器a的名称是（球形）冷凝管，已知Ga(CH3)3易水解，在空气中易自燃，制备Ga(CH3)3时，需在真空中加热的原因是防止Ga(CH3)3与空气中的H2O、O2反应。(2)三颈烧瓶中碘甲烷(CH3I)和乙醚(Et2O)及Ga2Mg5反应除生成Ga(CH3)3·Et2O外，还有MgI2和CH3MgI生成，该反应的化学方程式为8CH3I＋2Et2O＋Ga2Mg5===2Ga(CH3)3·Et2O＋3MgI2＋2CH3MgI。(3)Ga(CH3)3·Et2O与NR3反应生成Ga(CH3)3·NR3和Et2O蒸气存在转化平衡：Ga(CH3)3·Et2O＋NR3 Ga(CH3)3·NR3＋Et2O，用真空泵不断抽出Et2O蒸气，减少乙醚蒸气浓度，使平衡正向移动，有利于Ga(CH3)3·NR3生成；Ga(CH3)3·Et2O与NR3反应生成Ga(CH3)3·NR3和Et2O，由题表可知NR3与Ga(CH3)3的沸点相差更大，易于分离，所以用“NR3配体交换”工艺能制备纯度更高的Ga(CH3)3。(4)NaOH与HCl按物质的量之比为1∶1反应，与Ga(CH3)3反应的n(HCl)＝V×10-3 L×c mol·L-1－V1×10-3 L×c1 mol·L-1＝(cV－c1V1)×10-3 mol，盐酸与Ga(CH3)3反应的化学方程式为Ga(CH3)3＋3HCl===GaCl3＋3CH4↑，样品中n[Ga(CH3)3]＝n(HCl)＝ mol，样品中m[Ga(CH3)3]＝ mol×115 g·mol-1＝ g，则Ga(CH3)3的质量分数为×100%＝%；若滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成，测定的NaOH溶液体积偏小，则与Ga(CH3)3反应的HCl的物质的量偏多，计算得Ga(CH3)3的质量偏大，则测定结果偏高。
5．（12分）（2024·安徽黄山二模）2 溴戊二酸二甲酯（相对分子质量为239）是某抗癌药物的重要中间体，其制备的反应原理如图所示：
制备装置如图所示（夹持装置已略去）：
实验步骤如下：
步骤一：制备
将10.0 g戊二酸（相对分子质量为132）加入三颈烧瓶中，再向其中加入三氯甲烷25 mL，搅拌均匀，保持78 ℃条件下，依次缓慢滴加12 mL氯化亚砜、3滴催化剂、液溴，随后回流；回流完毕后，将三颈烧瓶置于冰盐浴中，将溶液温度降到－10 ℃后，缓慢滴加25 mL甲醇（沸点：65 ℃），保持滴加过程中温度不超过0 ℃。
步骤二：除杂
向三颈烧瓶中加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液进行洗涤，分液除去上层水相，下层有机相再用25 mL饱和氯化钠溶液洗涤3次，洗涤完毕，用无水硫酸镁干燥，过滤。
步骤三：提纯
过滤后的液体置于热浴容器中（外温170 ℃），接上精馏装置，进行减压蒸馏。
步骤四：收集
收集100～110 ℃的馏分，得到10.86 g无色透明油状液体。
回答下列问题：
(1)使用装置A的优点是平衡气压，便于液体顺利流下。
(2)步骤一中采取“温度降到－10 ℃”“缓慢滴加”这些措施的可能原因有abc（填字母）。
a．减缓反应速率
b．防止高温下发生复杂的有机副反应
c．避免原料挥发，使反应物充分反应
(3)步骤二中用饱和氯化钠溶液洗涤的目的是除去有机相中残留的NaHCO3。
(4)步骤三中使用减压蒸馏的目的是降低有机物沸点，减少挥发。
(5)中间产物Ⅰ比戊二酸的沸点低很多的原因是戊二酸分子间存在氢键，中间产物Ⅰ分子间不存在氢键，反应中生成戊二酰氯的同时得到两种有刺激性气味的气体，该反应的化学方程式为。
(6)从环保角度分析，该实验装置存在明显不足之处，解决的办法是在冷凝管上端尾部连接装有碱石灰的球形干燥管。
(7)本实验的产率是C（填字母）。
A．30% B．50%
C．60% D．80%
解析：(1)由题干实验装置图可知，装置A为恒压滴液漏斗，使用恒压滴液漏斗的目的是平衡气压，便于所盛溶液顺利流下。(2)步骤一中采取“温度降到－10 ℃”“缓慢滴加”这些措施的目的是减缓反应速率，使反应物充分反应，同时防止温度过高导致副反应的发生，避免原料受热挥发造成损失，故选abc。(3)由题意可知，步骤二向三颈烧瓶中加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液进行洗涤的目的是除去有机物中的酸性物质，下层有机相再用25 mL饱和氯化钠溶液洗涤3次的目的是除去有机物中残留的碳酸氢钠。(4)减压可降低有机物的沸点，蒸馏时减少其挥发，则步骤三中使用减压蒸馏的目的是降低有机物沸点，减少挥发。(5)戊二酰氯与戊二酸都是由分子组成的物质，戊二酸结构中含有羧基，分子间能形成氢键，戊二酰氯分子间不存在氢键，所以戊二酰氯比戊二酸的沸点低很多；由题意可知，戊二酸与氯化亚砜反应生成戊二酰氯、二氧化硫和氯化氢，反应的化学方程式为2SOCl2―→＋2SO2↑＋2HCl↑。(6)由于反应中产生污染性气体，所以从绿色化学角度分析，该实验装置的明显不足之处是没有尾气处理装置，应在冷凝管上端尾部连接装有碱石灰的球形干燥管。(7)由题意可知，10.0 g戊二酸制得10.86 g 2 溴戊二酸二甲酯，则由碳原子守恒可知，实验的产率为×100%≈60%，故选C。

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