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第52讲　物质制备类综合实验
1.（2025·河北保定模拟）苯乙酸乙酯常用于配制各种花香型日用香精，也用于有机合成。实验室以苯乙酸和乙醇为原料制备苯乙酸乙酯，实验装置如图（加热及夹持装置已省略）。
已知：①相关物质的信息如表所示：
物质 颜色状态 沸点/℃ 密度/（g·mL－1）
苯乙酸 无色晶体 265.5 1.08
苯乙酸乙酯 无色液体 229 1.03
乙醇 无色液体 78.5 0.79
环己烷 无色液体 80.7 0.79
乙醚 无色液体 34.5 0.71
②环己烷、乙醇、水易形成共沸物，沸点为62.6 ℃。
实验步骤如下：
Ⅰ.在三颈烧瓶中加入13.60 g苯乙酸（Mr＝136）、20 mL环己烷、5 mL浓硫酸、沸石，并通过分液漏斗加入65 mL乙醇，控制温度在65～70 ℃加热回流2 h至反应结束；
Ⅱ.将反应后的液体倒入盛有适量水的烧杯中，在搅拌下分批加入Na2CO3粉末至pH呈中性；
Ⅲ.将中和后的液体注入分液漏斗中，加入适量乙醚萃取，分出乙醚层，并加入适量无水氯化钙，静置后取清液得到粗产物；
Ⅳ.对粗产物进行蒸馏，低温蒸出乙醚后，继续加热收集得到14.50 mL产品。
回答下列问题：
（1）制备苯乙酸乙酯时，对仪器B应采用的加热方式为　　　。
（2）打开分水器下端玻璃旋塞，放出的主要物质是水，使用分水器的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　。
（3）判断反应已基本完成的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）加入无水氯化钙的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　，
收集馏分得到产品应控制的最佳温度为　　　。
2.（2025·江苏无锡模拟）实验室制备CrCl3的装置如图所示（夹持装置略），CrCl3易潮解、易升华，高温下易被氧气氧化。已知：Cr3＋能被Na2O2氧化为。
已知：装置B中的反应：Cr2O3＋3CCl42CrCl3＋3COCl2。
回答下列问题：
（1）实验操作的正确顺序：连接装置检查装置气密性，装入药品；　　　　　（填字母）。
a.加热反应管继续升温至650 ℃，直至装置B中反应完全，停止加热装置B
b.关闭K1、K3，打开K2，水浴A保持在70～80 ℃之间
c.停止加热装置A，打开K1、K3，关闭K2，继续通N2至E中无液滴滴下
d.停止通入冷凝水
e.打开K1、K2、K3，通入N2并通入冷凝水
f.加热管式炉的反应管至400 ℃
（2）仪器D的名称为　　　　　　　　　　；D、E作用为　　　　　　　　　　　；COCl2气体有毒，遇水产生两种酸性气体，装置F中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
图示装置存在的缺陷是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.（2024·贵州高考15题节选）十二钨硅酸在催化方面有重要用途。某实验小组制备十二钨硅酸晶体的方法如下（装置如图，夹持装置省略）：
Ⅰ.将适量Na2WO4·2H2O、Na2SiO3·9H2O加入三颈烧瓶中，加适量水，加热，溶解。
Ⅱ.持续搅拌下加热混合物至近沸，缓慢滴加浓盐酸至pH为2，反应30分钟，冷却。
Ⅲ.将反应液转至萃取仪器中，加入乙醚，再分批次加入浓盐酸，萃取。
Ⅳ.静置后液体分上、中、下三层，下层是油状钨硅酸醚合物。
Ⅴ.将下层油状物转至蒸发皿中，加少量水，加热至混合液表面有晶膜形成，冷却结晶，抽滤，干燥，得到十二钨硅酸晶体{H4[SiW12O40]·nH2O}。
已知：①制备过程中反应体系pH过低会产生钨的水合氧化物沉淀；
②乙醚易挥发、易燃，难溶于水且密度比水小；
③乙醚在高浓度盐酸中生成的与[SiW12O40]4－缔合成密度较大的油状钨硅酸醚合物。
回答下列问题：
（1）仪器a中的试剂是　　　　（填名称），其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）步骤Ⅱ中浓盐酸需缓慢滴加的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）下列仪器中，用于“萃取、分液”操作的有　　　　　　　　　　　　　（填名称）。
（4）步骤Ⅳ中“静置”后液体中间层的溶质主要是　　　　。
（5）步骤Ⅴ中“加热”操作　　　　（选填“能”或“不能”）使用明火，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
4.（2025·黑吉辽蒙17题）某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。
反应：
步骤：
Ⅰ.向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮，光照，连续监测反应进程。
Ⅱ.5 h时，监测结果显示反应基本结束，蒸去溶剂丙酮，加入过量稀NaOH溶液，充分反应后，用乙酸乙酯洗涤，弃去有机层。
Ⅲ.用稀盐酸调节水层pH＝1后，再用乙酸乙酯萃取。
Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层，无水Na2SO4干燥，过滤，蒸去溶剂，得目标产物。
回答下列问题：
（1）相比KMnO4作氧化剂，该制备反应的优点为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出2条即可）。
（2）根据反应液的核磁共振氢谱（已去除溶剂H的吸收峰，谱图中无羧基H的吸收峰）监测反应进程如图。已知峰面积比a∶b∶c∶d＝1∶2∶2∶3，a∶a'＝2∶1。反应2 h时，对甲基苯甲醛转化率约为　　　　％。
（3）步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。
（4）步骤Ⅲ中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发，为保证18O2气氛，通18O2前，需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中（空气中和溶剂中）的16O2，操作顺序为：①→②→　　　　→　　　→　　　　（填标号），重复后四步操作数次。
①关闭阀门
②液氮冷冻反应液
③打开阀门抽气
④反应液恢复室温
同位素示踪结果如表所示，则目标产物中羧基O来源于醛基和　　　　。
反应条件 质谱检测目标产物相对分子质量
太阳光，18O2，室温，CH3COCH3，5 h 138
太阳光，空气，室温，CH3C18OCH3，5 h 136
第52讲　物质制备类综合实验
1.（1）水浴加热　（2）提高苯乙酸的转化率　（3）分水器中的水面不再变化　（4）吸收（去除）残余水分、干燥有机相　229 ℃
解析：（1）制备苯乙酸乙酯时，控制温度在65～70 ℃加热回流，为使反应物受热均匀，便于控制反应温度，应采用热水浴。（2）装置中分水器的作用是分离出生成物水，使平衡向正反应方向移动，提高苯乙酸的转化率。（3）分水器中的水面不再变化时，说明反应水量不再增加，已达到平衡状态，化学平衡状态是反应的最大限度。（4）中和后的液体含有水，加入无水氯化钙是为了“吸收（去除）残余水分、干燥有机相”；苯乙酸乙酯的沸点为229 ℃，收集苯乙酸乙酯的馏分得到产品应控制的最佳温度为229 ℃。
2.（1）efbacd
（2）直形冷凝管　冷凝并收集未反应完的CCl4　COCl2＋4NaOHNa2CO3＋2NaCl＋2H2O　
B、C之间导管易造成堵塞；E、F之间无干燥装置
解析：（1）在装置B中的反应为Cr2O3＋3CCl42CrCl3＋3COCl2。反应时，应先将装置内空气排出，之后对其进行预加热，再将K1、K3关闭，对圆底烧瓶进行水浴加热，使N2从K2进入反应装置。同时对硬质玻璃管继续加热，使反应进行。待B中反应结束后，停止加热，为将产物全部排出，继续通入氮气。综上所述，其顺序为efbacd。（2）装置D为直形冷凝管，装置D、E的作用是为了冷凝并收集未反应完的CCl4。COCl2与水反应得到的酸性气体为CO2和HCl，故其与氢氧化钠溶液的反应为COCl2＋4NaOHNa2CO3＋2NaCl＋2H2O。由于B、C之间的导管较细，故气流可能会将Cr2O3粉末带入导管内，导致其堵塞，而且CrCl3易潮解，故E、F间需要加一个干燥装置。
3.（1）碱石灰　吸收挥发出的HCl，防止污染环境　（2）避免制备过程中反应体系pH过低，产生钨的水合氧化物沉淀　（3）分液漏斗、烧杯　（4）NaCl　
（5）不能　乙醚易挥发、易燃，用明火容易发生危险　
解析：（1）仪器a为球形干燥管，其中盛有碱石灰，用以吸收反应过程中挥发出的HCl。（2）由已知①可知，制备过程中反应体系pH过低会产生钨的水合氧化物沉淀，缓慢滴加浓盐酸可控制pH不会太低，避免产生钨的水合氧化物沉淀。（3）“萃取、分液”需要用到分液漏斗和烧杯。（4）静置后液体分上、中、下三层，下层是油状钨硅酸醚合物，上层是乙醚，中间层为水溶液，结合反应物及元素守恒可知，水溶液中溶质主要为NaCl。
4.（1）绿色环保　副产物少　（2）50　
（3）除去未反应的
（4）H＋＋OH－H2O
H＋＋
（5）③　①　④　氧气
解析：（1）该反应使用空气作氧化剂，故相比KMnO4作氧化剂而言，空气更绿色环保，且能防止—CH3被氧化，减少副产物的生成。（2）由题给信息可知，反应时间为0 h时，峰a、b、c、d分别表示醛基H、苯环H、苯环H和甲基H，反应2 h时，峰面积a∶a'为2∶1，即2 h时转化的对甲基苯甲醛的量为起始时的，则反应2 h时，对甲基苯甲醛的转化率为×100％＝50％。（3）步骤Ⅱ中加入过量稀NaOH溶液后，对甲基苯甲酸转化为可溶于水的对甲基苯甲酸钠，故使用乙酸乙酯洗涤，可除去未反应完全的对甲基苯甲醛，从而提高目标产物纯度。（4）步骤Ⅲ中加入稀盐酸除去步骤Ⅱ中过量的NaOH，离子方程式为H＋＋OH－H2O；同时稀盐酸可使步骤Ⅱ中产生的转化为，离子方程式为H＋＋
。
（5）具支试管中盛有溶剂及空气，故循环冷冻脱气时，须先关闭阀门（①），然后使用液氮冷冻反应液（②），待具支试管中的反应液冷冻后，打开阀门抽出其中的空气（③），然后关闭阀门（①），最后反应液恢复至室温（④），重复后四步操作数次，使装置中的16O2全部排出。若对甲基苯甲酸中羧基O均为16O，则其相对分子质量为136，而表中第一组信息显示其相对分子质量为138，故羧基中1个O为18O，比较反应条件可知，第一组产物中的18O来自18O2，故目标产物中羧基O来源于醛基和氧气。
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第52讲　物质制备类综合实验
1.能依据实验目的和假设、设计解决物质制备问题的实验方案。 2.能根据不同类型实验的特点，设计并实施实验，具有安全意识和环保意识。 3.能根据物质的性质及反应原理选取实验装置制取物质。
考点一　无机物的制备
必备知识
1.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）实验中试剂或产物防止变质或损失
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
2.实验温度的控制
（1）控制低温的目的：减少某些反应物或产物分解，如H2O2、NH4HCO3等；减少某些反应物或产物挥发，如盐酸、氨水等；防止某些物质水解，避免副反应发生等。
（2）采取加热的目的：加快反应速率或使平衡移动，加速溶解等。
（3）常考的温度控制方式
水浴加热 均匀加热，反应温度在100 ℃以下
油浴加热 均匀加热，反应温度在100～260 ℃之间
冰水冷却 使某物质液化、降低产物的溶解度；减少其他副反应，提高产品纯度等
保温 如真空双层玻璃容器等
3.物质（固体物质）制备的三大原则
选择最佳反应途径 例如用铝制取氢氧化铝： 2Al＋3H2SO4Al2（SO4）3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[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的产率最高
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
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，更要注意隔绝空气
关键能力
1.（2025·河北高考15题）氢碘酸常用于合成碘化物。某化学兴趣小组用如图装置（夹持装置等略）制备氢碘酸。
步骤如下：
ⅰ.在A中加入150 mL H2O和127 g I2，快速搅拌，打开K1通入H2S，反应完成后，关闭K1，静置、过滤得滤液；
ⅱ.将滤液转移至B中，打开K2通入N2，接通冷凝水，加热保持微沸，直至H2S除尽；
ⅲ.继续加热蒸馏，C中收集沸点为125～127 ℃间的馏分，得到117 mL氢碘酸（密度为1.7 g·mL－1，HI质量分数为57％）。
回答下列问题：
（1）仪器A的名称：　　　　，通入H2S发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
（2）步骤ⅰ中快速搅拌的目的：　　　　（填序号）。
a.便于产物分离
b.防止暴沸
c.防止固体产物包覆碘
（3）步骤ⅰ中随着反应的进行，促进碘溶解的原因：　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　（用离子方程式表示）。
（4）步骤ⅱ中的尾气常用　　　　（填化学式）溶液吸收。
（5）步骤ⅱ实验开始时的操作顺序：先通入N2，再加热；步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。
（6）列出本实验产率的计算表达式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。
（7）氢碘酸见光易分解，易被空气氧化，应保存在　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。
2.（2024·湖南高考15题节选）亚铜配合物广泛用作催化剂。实验室制备ClO4的反应原理如下：Cu·6H2O＋Cu＋8CH3CN2ClO4＋6H2O。
实验步骤如下：
分别称取3.71 g Cu·6H2O和0.76 g Cu粉置于100 mL乙腈（CH3CN）中反应，回流装置图和蒸馏装置图（加热、夹持等装置略）如下：
已知：①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂；
②相关物质的信息如下：
化合物 ClO4 Cu·6H2O
相对分子质量 327.5 371
在乙腈中颜色 无色 蓝色
回答下列问题：
（1）装置Ⅰ中仪器M的名称为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
（2）装置Ⅰ中反应完全的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
（3）装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
（4）[Cu]ClO4不能由步骤c直接获得，而是先蒸馏至接近饱和，再经步骤d冷却结晶获得。这样处理的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
（5）为了使母液中的[Cu]ClO4结晶，步骤e中向母液中加入的最佳溶剂是　　　　（填字母）。
A.水　　　　B.乙醇　　　　C.乙醚
（6）合并步骤d和e所得的产物，总质量为5.32 g，则总收率为　　　　（用百分数表示，保留一位小数）。
考点二　有机物的制备
必备知识
1.明确有机物实验中常用的操作
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
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），需停止加热，至冷却后补加
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中的冷凝管以及图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流
2.了解提纯有机物的常用流程
例如，精制溴苯（ 含Br2、HBr、FeBr3、杂质）的工艺流程：
关键能力
1.（2025·湖南高考15题）苯胺是重要的有机化工原料，其实验室制备原理如下：
相关信息如下：
物质 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/（g·cm－3） 溶解性
硝基苯 123 5.9 210.9 1.20 不溶于水，易溶于乙醚
苯胺 93 －6.3 184.0 1.02 微溶于水，易溶于乙醚
乙酸 60 16.6 117.9 1.05 与水互溶
乙醚 74 －116.3 34.5 0.71 微溶于水
反应装置Ⅰ和蒸馏装置Ⅱ（加热、夹持等装置略）如下：
实验步骤为：
①向装置Ⅰ双颈烧瓶中加入13.5 g铁粉、25.0 mL水及1.50 mL乙酸，加热煮沸10 min；
②稍冷后，通过恒压滴液漏斗缓慢滴入8.20 mL硝基苯（0.08 mol），再加热回流30 min；
③将装置Ⅰ改成水蒸气蒸馏装置，蒸馏收集苯胺—水馏出液；
④将苯胺—水馏出液用NaCl饱和后，转入分液漏斗静置分层，分出有机层；水层用乙醚萃取，分出醚层；合并有机层和醚层，用粒状氢氧化钠干燥，得到苯胺醚溶液；
⑤将苯胺醚溶液加入圆底烧瓶（装置Ⅱ），先蒸馏回收乙醚，再蒸馏收集180～185 ℃馏分，得到5.58 g苯胺。
回答下列问题：
（1）实验室保存硝基苯的玻璃容器是　　　（填字母）。
（2）装置Ⅰ中冷凝管的进水口为　　　　（填“a”或“b”）。
（3）步骤④中将苯胺—水馏出液用NaCl饱和的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
（4）步骤④中第二次分液，醚层位于　　　层（填“上”或“下”）。
（5）蒸馏回收乙醚时，锥形瓶需冰水浴的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；回收乙醚后，需要放出冷凝管中的冷凝水再蒸馏，这样操作的原因是　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
（6）下列说法正确的是　　　　（填字母）。
A.缓慢滴加硝基苯是为了减小反应速率
B.蒸馏时需加沸石，防止暴沸
C.用红外光谱不能判断苯胺中是否含有硝基苯
D.蒸馏回收乙醚，无需尾气处理
（7）苯胺的产率为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.（2025·山东高考18题节选）如下不饱和聚酯可用于制备玻璃钢。
实验室制备该聚酯的相关信息和装置示意图如下（加热及夹持装置略）：
原料 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃
顺丁烯二酸酐 52.6 202.2
邻苯二甲酸酐 130.8 295.0
1，2-丙二醇 －60.0 187.6
实验过程：
①在装置A中加入上述三种原料，缓慢通入N2。搅拌下加热，两种酸酐分别与1，2-丙二醇发生醇解反应，主要生成和。然后逐步升温至190～200 ℃，醇解产物发生缩聚反应生成聚酯。
②缩聚反应后期，每隔一段时间从装置A中取样并测量其酸值，直至酸值达到聚合度要求（酸值：中和1克样品所消耗KOH的毫克数）。
回答下列问题：
（1）理论上，原料物质的量投料比n（顺丁烯二酸酐）∶n（邻苯二甲酸酐）∶n（1，2-丙二醇）＝　　　　。
（2）装置B的作用是　　　　；仪器C的名称是　　　　；反应过程中，应保持温度计2示数处于一定范围，合理的是　　　　（填标号）。
A.55～60 ℃ B.100～105 ℃ C.190～195 ℃
（3）为测定酸值，取a g样品配制250.00 mL溶液，移取25.00 mL溶液，用c mol·L－1 KOH-乙醇标准溶液滴定至终点，重复实验，数据如下：
序号 1 2 3 4 5
滴定前读数/mL 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00
滴定后读数/mL 24.98 49.78 24.10 25.00 25.02
应舍弃的数据为　　　　（填序号）；测得该样品的酸值为　　　　（用含a、c的代数式表示）。若测得酸值高于聚合度要求，可采取的措施为　　　　（填标号）。
A.立即停止加热 B.排出装置D内的液体 C.增大N2的流速
　解答有机物制备类综合实验题的思维流程
1.（2025·重庆高考16题）糖精钠是一种甜味剂。某研究小组在实验室利用甲苯氯磺化法按以下五个步骤制备糖精钠（部分操作及反应条件略）。
（1）步骤Ⅰ：氯磺化
实验装置示意图如图所示（夹持及控温装置略）。
①仪器a的名称是　　　　。
②烧杯中吸收的尾气为　　　　（填化学式）。
（2）步骤Ⅱ：氨化
若取邻甲基苯磺酰氯0.3 mol，理论上至少需加入15 mol·L－1氨水　　　　mL。
（3）步骤Ⅲ：氧化
氧化过程中为保证氧化完全，需加入过量的KMnO4。反应完成后，向其中滴加Na2SO3溶液将过量的KMnO4转化成MnO2。观察到现象为　　　　时，停止加入Na2SO3溶液，其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
（4）步骤Ⅳ：酸化
将步骤Ⅲ所得溶液进行酸化，经过滤得糖精。
过滤需用到下列的仪器有　　　　。
（5）步骤Ⅴ：成盐
加热反应体系，过程中产生大量气体，该气体为　　　　（填化学式）。待NaHCO3反应完全，趁热过滤。由滤液获得糖精钠产品的过程中，冷却结晶之后的操作步骤还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
2.（2025·云南高考16题）三氟甲基亚磺酸锂（Mr＝140）是我国科学家通过人工智能设计开发的一种锂离子电池补锂剂，其合成原理如下：
实验步骤如下：
Ⅰ.向A中加入3.5 g NaHCO3、5.2 g Na2SO3和20.0 mL蒸馏水，搅拌下逐滴加入2.1 mL（3.3 g）三氟甲磺酰氯（Mr＝168.5），有气泡产生（装置如图，夹持及加热装置省略）。80 ℃下反应3 h后，减压蒸除溶剂得浅黄色固体。
Ⅱ.向上述所得固体中加入10.0 mL四氢呋喃（THF），充分搅拌后，加入无水Na2SO4，振荡，抽滤、洗涤。将所得滤液减压蒸除THF，得黏稠状固体。加入适量乙醇进行重结晶。
Ⅲ.将所得三氟甲基亚磺酸钠和3.0 mL THF加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，析出白色固体。抽滤、洗涤。
Ⅳ.将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0 mL蒸馏水和过量LiOH。室温搅拌反应1 h后，减压蒸除溶剂，得粗产品。加入适量乙醇进行重结晶，得产品1.1 g。
已知：THF是一种有机溶剂，与水任意比互溶。
回答下列问题：
（1）仪器A的名称为　　　　　，冷凝管中冷却水应从　　　　（填“b”或“c”）口通入。
（2）步骤Ⅰ反应中有气泡产生，其主要成分为　　　　　　。
（3）步骤Ⅱ中第一次洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
（4）步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，判断加入浓盐酸已足量的方法为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
（5）步骤Ⅳ中加入蒸馏水的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
（6）三氟甲基亚磺酸锂的产率为　　　　（列出计算式即可）。
第52讲　物质制备类综合实验
考点一
关键能力
1.（1）圆底烧瓶　H2S＋I22HI＋S　（2）c
（3）I2＋I－　（4）NaOH（其他合理答案也可）　
（5）先停止加热，再停止通入N2
（6）×100％　（7）具有玻璃塞的棕色细口试剂瓶中
解析：（1）由题图中仪器A的构造特点可知，仪器A为圆底烧瓶。通入H2S后，H2S与I2反应生成HI，结合元素守恒、得失电子守恒可得该反应的化学方程式为H2S＋I22HI＋S。（2）由步骤ⅰ的操作可知，静置、过滤的目的是分离产物，与快速搅拌无关，A不符合题意；步骤ⅰ中未涉及加热，B不符合题意；由（1）可知，步骤ⅰ的反应中有硫单质生成，由于S不溶于水，会包裹溶液中的碘单质从而阻碍反应的发生，C符合题意。（3）I2可与溶液中的I－反应生成，从而增大碘单质的溶解度，反应的离子方程式为I2＋I－。（4）步骤ⅱ中通入N2的目的是将步骤ⅰ滤液中的H2S排尽，H2S为酸性气体，可吸收H2S的试剂有碱性溶液（如氢氧化钠溶液、氨水）、金属盐溶液（如硫酸铜溶液、氯化锌溶液）、氧化性溶液（如铁盐溶液、双氧水）以及有机胺类溶剂（如二乙醇胺）等。（5）停止加热后，持续通入N2，可防止产物HI被空气氧化，待装置冷却后再停止通入N2。（6）由步骤ⅲ可知，实际得到117 mL氢碘酸，结合题给数据可知实际生成HI的物质的量n实际（HI）＝，由制备氢碘酸的反应方程式可得关系式：I2～2HI，该反应中H2S过量，则理论产量由I2的添加量计算，则n理论（HI）＝2×＝1 mol，故本实验的产率＝×100％＝÷1 mol×100％＝×100％。（7）为防止氢碘酸见光分解及被空气氧化，应将氢碘酸保存在具有玻璃塞的棕色细口试剂瓶中。
2.（1）球形冷凝管
（2）溶液蓝色褪去变为无色
（3）排出装置内空气，防止制备的产品被氧化
（4）冷却过程中降低[Cu]ClO4在水中的溶解度
（5）C　（6）81.2％
解析：将Cu·6H2O和Cu粉以及乙腈（CH3CN）加入双颈烧瓶中，经水浴加热并回流进行充分反应，反应结束后过滤除去未反应完全的Cu，然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出ClO4。（1）装置Ⅰ中仪器M的名称为球形冷凝管。（2）Cu（ClO4）2·6H2O在乙腈中为蓝色，ClO4在乙腈中为无色，因此装置Ⅰ中反应完全的现象是溶液蓝色褪去变为无色，可证明Cu·6H2O已充分反应完全。（3）由于制备的ClO4中Cu元素为＋1价，具有较强的还原性，容易被空气中氧气氧化，因此装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是排出装置内空气，防止制备的产品被氧化。（4）ClO4为离子化合物，具有强极性，在水中溶解度较大，在温度较高的环境下蒸馏难以分离，若直接将水蒸干难以获得晶体状固体，因此需先蒸馏至接近饱和，再经步骤d冷却结晶，从而获得晶体。（5）为了使母液中的ClO4结晶，乙腈为强极性溶剂，可向母液中加入极性较小或非极性溶剂，水和乙醇为极性溶剂，乙醚为非极性溶剂，因此可选用的溶剂为乙醚。（6）3.71 g Cu·6H2O的物质的量为＝0.01 mol，理论制得ClO4的质量为0.01 mol×2×327.5 g·mol－1＝6.55 g，总收率为×100％≈81.2％。
考点二
关键能力
1.（1）A　（2）a　（3）降低苯胺在水中的溶解度，使水层和有机层分离更彻底　（4）上　（5）乙醚沸点较低，冰水浴可降低温度，便于冷凝收集乙醚　防止温差过大冷凝管炸裂　
（6）B　（7）75％
解析：（1）硝基苯常温下为液体，实验室保存硝基苯的玻璃容器为细口瓶，A正确。（2）装置Ⅰ中冷凝管中冷却水从下口进、上口出，则进水口为a。（3）步骤④中将苯胺—水馏出液用NaCl饱和可降低苯胺在水中的溶解度，有利于萃取分液。（4）第二次分液时，用乙醚萃取水层中剩余的苯胺，由已知条件知，乙醚的密度比水小，则醚层位于上层。（5）乙醚的沸点较低，故蒸馏回收乙醚时，锥形瓶用冰水浴降低温度，有利于冷凝收集乙醚；回收乙醚后，蒸馏收集的180～185 ℃馏分温度较高，若冷凝管中有冷凝水，温差过大易使冷凝管炸裂。（6）缓慢滴加硝基苯，目的是通过控制加料速度，使反应在可控的条件下平稳进行，同时避免发生副反应和安全隐患，A项错误；蒸馏时需加沸石，防止暴沸，B项正确；红外光谱可以检测有机物中的化学键和官能团信息，因此用红外光谱检测是否存在硝基可以判断苯胺中是否含有硝基苯，C项错误；乙醚有毒，不能直接排放到空气中，蒸馏回收乙醚，需要进行尾气处理，D项错误。（7）加入硝基苯的物质的量为0.08 mol，则理论上应得到0.08 mol苯胺，则苯胺的产率为×100％＝75％。
2.（1）1∶1∶2　（2）冷凝回流　直形冷凝管　B　（3）2、3　　C　
解析：（1）按照如图中“┆”的位置断键，单体分别为顺丁烯二酸酐、1，2-丙二醇、邻苯二甲酸酐、1，2-丙二醇，则理论上，原料物质的量投料比n（顺丁烯二酸酐）∶n（邻苯二甲酸酐）∶n（1，2-丙二醇）＝1∶1∶2。（2）装置B是空气冷凝管，作用是冷凝回流；仪器C的名称是直形冷凝管；根据已知信息，反应过程中醇解产物生成聚酯时有H2O产生，为提高反应产率，需使产生的水以H2O（g）形式逸出，故应保持温度计2示数高于水的沸点且低于反应物沸点，则合理的温度范围为100～105 ℃，B正确。（3）酸值高于聚合度要求，说明聚合反应不完全，应继续反应，若立即停止加热，则酸值不变，不能达到目的，相反地，可以继续加热，让缩聚反应充分进行，A不可取；排出装置D内的液体，不影响聚酯反应的平衡，B不可取；N2的作用是一方面可以将生成的水带走，另一方面可以起到搅拌作用，从而加快反应速率且促进缩聚反应充分进行，因此，增大N2的流速可行，C可取。
【真题演练】
1.（1）①温度计　②HCl　（2）40　（3）溶液紫色褪去且30 s内不恢复　2Mn＋3S＋H2O2MnO2↓＋3S＋2OH－　（4）ACEG
（5）CO2　过滤、洗涤、干燥
解析：（1）①仪器a的名称为温度计。②由题目信息知，氯磺酸易水解，生成H2SO4和HCl，HCl易挥发，故烧杯中吸收的尾气是HCl。（2）根据＋NH3·H2O＋HCl＋H2O知，0.3 mol邻甲基苯磺酰氯消耗0.3 mol NH3·H2O，充分反应后，同时产生0.3 mol的HCl，0.3 mol HCl消耗0.3 mol NH3·H2O，总共消耗0.6 mol NH3·H2O，故至少需加入氨水的体积为＝0.04 L＝40 mL。（3）氧化过程中为保证氧化完全，需要加入过量的KMnO4，反应完全后，向其中滴加Na2SO3溶液以除去过量KMnO4，KMnO4被完全除去后的现象是溶液紫色褪去且30 s内不恢复；该溶液为碱性，KMnO4被还原成MnO2，根据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，配平离子方程式为2Mn＋3S＋H2O2MnO2↓＋3S＋2OH－。（4）过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒、铁架台等，故需要的仪器有ACEG。（5）根据步骤Ⅴ及元素守恒知，反应体系加热，产生大量的CO2气体，当NaHCO3完全反应，趁热过滤，冷却结晶之后的操作是过滤、洗涤、干燥。
2.（1）三颈烧瓶　b　（2）二氧化碳　（3）将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率　
（4）＋HCl＋NaCl　取少量上层清液于小试管中，滴加浓盐酸，若无白色沉淀，则浓盐酸已足量　（5）作为溶剂，溶解后加快反应速率
（6）×100％
解析：（1）由图可知，A为三颈烧瓶，中间为冷凝管，为了提高冷凝效果，冷却水从b口通入，c口流出。（2）Na2SO3和三氟甲磺酰氯生成了三氟甲基亚磺酸钠、硫酸钠和氯化氢，NaHCO3与氯化氢反应生成CO2，所以有气泡产生。（3）上述所得固体中加入10.0 mL四氢呋喃（THF），充分搅拌后，加入无水Na2SO4，可促进硫酸钠结晶析出，振荡，抽滤除去硫酸钠等固体、洗涤，洗涤可将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率。（4）逐滴加入足量浓盐酸，发生的化学方程式为＋HCl＋NaCl，析出白色固体，所以判断加入盐酸已足量的方法为取少量上层清液于小试管中，滴加浓盐酸，若无白色沉淀，则浓盐酸已足量。（5）将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0 mL蒸馏水和过量LiOH，水可作为溶剂，溶解后加快反应速率。（6）已知向A中加入3.5 g NaHCO3、5.2 g Na2SO3、2.1 mL（3.3 g）三氟甲磺酰氯（Mr＝168.5），三氟甲磺酰氯量不足，以三氟甲磺酰氯计算理论产量，则三氟甲基亚磺酸锂的产率为×100％。
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