江苏省届高考化学二轮复习简易通第15讲 实验化学.docx

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江苏省届高考化学二轮复习简易通第15讲实验化学

第15讲　实验化学

（时间：

45分钟　分值：

100分）

（共6小题，共100分）

1．（2013·盐城模拟）（16分）阿司匹林可由水杨酸与乙酸酐作用制得。

其制备原理如下：

阿司匹林（乙酰水杨酸）的钠盐易溶于水。

阿司匹林可按如下步骤制取和纯化：

步骤1：

在干燥的50mL圆底烧瓶中加入2g水杨酸、5mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡使水杨酸全部溶解。

步骤2：

按图所示装置装配好仪器，通水，在水浴上加热回流5～10min，控制水浴温度在85～90¡æ。

步骤3：

反应结束后，取下反应瓶，冷却，再放入冰水中冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤2～3次，继续抽滤得粗产物。

步骤4：

将粗产物转移至150mL烧杯中，在搅拌下加入25mL饱和碳酸氢钠溶液，充分搅拌，然后过滤。

步骤5：

将滤液倒入10mL4mol·L－1盐酸，搅拌，将烧杯置于冰浴中冷却，使结晶完全。

抽滤，再用冷水洗涤2～3次。

（1）步骤1浓硫酸的作用可能是________。

（2）步骤2中，冷凝管通水，水应从________口进（填“a”或“b”）。

（3）步骤3抽滤时，有时滤纸会穿孔，避免滤纸穿孔的措施是______________________________________________________________。

（4）步骤4发生主要反应的化学方程式为_____________________；过滤得到的固体为________。

（5）取几粒步骤5获得的晶体加入盛有5mL水的试管中，加入1～2滴1%三氯化铁溶液，发现溶液变紫色，可采用________方法，进一步纯化晶体。

解析　

（1）由制备原理可以看出，浓硫酸的作用是在该反应中作为催化剂。

（2）冷凝水的流向是¡°下进上出¡±，故从b管进水，a管出水。

（3）避免滤纸穿孔的措施是减小真空度或者加一层（或多层）滤纸。

（4）根据产物的结构特点可知是羧基（—COOH）与NaHCO3发生反应

＋NaHCO3¨D¡ú

＋CO2¡ü＋H2O；粗产品还有可能发生副反应得到聚水杨酸。

（5）发现溶液变紫，说明晶体中存在水杨酸，故仍需（用适当溶剂）重结晶，进一步纯化晶体。

答案　

（1）催化剂　

（2）b

（3）减小真空度或者加一层（或多层）滤纸

（4）

＋NaHCO3¨D¡ú

＋CO2¡ü＋H2O　聚水杨酸　（5）（用适当溶剂）重结晶

2．（2013·通扬泰连淮三调）（16分）苯乙醚是一种无色油状液体，熔点－30¡æ，沸点172¡æ，不溶于水，易溶于醇和醚，广泛用于有机合成中间体及制造医药、染料等。

实验合成的原理为：

主要实验步骤如下：

（¢ñ）合成：

在烧瓶中（装置如图）加入7.53g苯酚、3.92gNaOH和4mL水，开动搅拌器，使固体全部溶解，加热反应器控制温度80～90¡æ之间，并用滴液漏斗慢慢滴加8.59mL溴乙烷（沸点38.4¡æ），大约40min滴加完毕，继续搅拌1h，冷却至室温。

（¢ò）分离与提纯。

¢Ù加入适量的水（10～15mL）使固体完全溶解，将液体转入分液漏斗中，分出水相；

¢Ú水相用8mL乙醚萃取一次，与有机相合并；

¢Û有机相用等体积饱和食盐水洗两次，分出水相，再将水相用6mL乙醚萃取一次，与有机相合并；

¢Ü有机相用无水氯化钙干燥；

¢Ý先用水浴蒸出乙醚，然后常压蒸馏，收集148¡æ稳定的馏分得苯乙醚；

¢Þ称量产品质量3.69g。

回答下列问题：

（1）用图示的滴液漏斗代替普通漏斗滴液，其优点是_______________________。

（2）合成时，开动搅拌器的目的是_______________________________。

（3）控制温度80～90¡æ可采用的方法是________________，两次用乙醚萃取的目的是________________________________________________________。

（4）蒸馏时最后温度稳定在148¡æ左右，其原因是_________________

_______________________________________________________。

（5）本次产率为12.4%，产率偏低的原因可能有__________________________

______________________________________________。

解析　

（1）这是一种恒压漏斗，有利于液体顺利滴出。

（2）搅拌的目的是加快溶解或反应速率。

（3）100℃以下均匀加热的方式是水浴加热；多次萃取的目的是减少损失。

（4）杂质增多，沸点降低。

（5）要从反应物损失、没充分反应、发生副反应及后续操作中出现的失误等进行分析并回答。

答案　

（1）使三颈烧瓶内压强与漏斗中的压强相等，便于液体顺利滴下　

（2）加快溶解速率　（3）80～90¡æ的水浴加热　将溶解在水相中的苯乙醚萃取到乙醚层中，减少损失　（4）可能混杂了水、苯酚、溴乙烷等杂质，降低了沸点

（5）¢Ù刚开始时滴液时控制的速率不当，溴乙烷呈气态，导致反应不完全；¢Ú分液时，油层在下层，水相在上层，难以分离，损失较多

3．（2013·通泰扬调研）（16分）对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂、浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。

一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：

以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂（可循环使用），在CCl4溶液中，加入乙酸酐（有脱水作用），45¡æ反应1h。

反应结束后，过滤，滤液分别用5%NaHCO3溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。

（1）上述实验中过滤的目的是_____________________________________。

（2）滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于________层（填¡°上¡±或¡°下¡±）；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有_________________________________________________________。

（3）下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。

催化剂

硝化产物中各种异构体质量分数（%）

总产率（%）

对硝基甲苯

邻硝基甲苯

间硝基甲苯

浓H2SO4

1.0

35.6

60.2

4.2

98.0

1.2

36.5

59.5

4.0

99.8

NaHSO4

0.15

44.6

55.1

0.3

98.9

0.25

46.3

52.8

0.9

99.9

0.32

47.9

51.8

0.3

99.9

0.36

45.2

54.2

0.6

99.9

¢ÙNaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为________。

¢Ú由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是_________________________________________________________。

¢Û与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有________________、________________。

解析　

（1）由题给信息NaHSO4为固体催化剂，且可回收，过滤可回收NaHSO4。

（2）反应在比水重的CCl4中进行，所以有机层在分液漏斗下层。

使用分液漏斗要注意上口活塞要打开。

答案　

（1）回收NaHSO4

（2）下　分液漏斗上口塞子未打开

（3）¢Ù0.32　¢Ú甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯

¢Û在硝化产物中对硝基甲苯比例提高　催化剂用量少且能循环使用（凡合理答案均可）

4．（18分）硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体，易溶于水，不溶于酒精，在水中的溶解度比FeSO4或（NH4）2SO4都要小。

实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步骤如下：

图1

步骤1：

铁屑的处理。

将废铁屑放入热的碳酸钠溶液中浸泡几分钟后，用图1所示方法分离出固体并洗涤、干燥。

步骤2：

FeSO4溶液的制备。

将处理好的铁屑放入锥形瓶，加入过量的3mol·

L－1H2SO4溶液，加热至充分反应为止。

趁热过滤（如图2所示），收集滤液和洗涤液。

图2

步骤3：

硫酸亚铁铵的制备。

向所得FeSO4溶液中加入饱和（NH4）2SO4溶液，经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤后得到硫酸亚铁铵晶体。

请回答下列问题：

（1）步骤1中图1分离方法称为________法。

（2）步骤2中有一处明显不合理的是___________________________________。

趁热过滤的理由是________________________________________________。

（3）步骤3加热浓缩过程中，当________时停止加热。

用无水乙醇洗涤晶体的原因是______________________________________________________________。

（4）FeSO4·7H2O在潮湿的空气中易被氧化成Fe（OH）SO4·3H2O，写出该反应的化学方程式________________________________________________________。

解析　本题以（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O晶体的制备为载体，考查了化学实验的操作及其原理、化学方程式的书写。

（2）步骤2中废铁屑可能表面已被氧化，而且Fe2＋加热搅拌时也可能被空气氧化，所以铁屑应该过量，否则溶液中可能有Fe3＋。

加热制得的FeSO4溶液浓度较大，温度降低后溶质可能析出，造成滤液中溶质减少，所以应趁热过滤以减少溶质损失。

（3）当液体表面出现晶膜时，说明溶液已经是较高温度下的热饱和溶液，即可停止加热。

此时冷却，即能得到大量晶体。

由于硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]晶体不溶于酒精，而且酒精又易挥发，所以乙醇洗涤既能除去晶体表面的杂质，又便于晶体干燥。

答案　

（1）倾析

（2）应该铁屑过量（或反应后溶液中必须有铁剩余），否则溶液中可能有Fe3＋存在　减少溶质损失

（3）浓缩至液体表面出现晶膜　硫酸亚铁铵晶体不溶于乙醇，乙醇可以除去其表面的水分

（4）4[FeSO4·7H2O]＋O2===4[Fe（OH）SO4·3H2O]＋14H2O

5．（2013·南京调研）（18分）硫酸亚铁晶体（FeSO4·7H2O）在医药上作补血剂。

为测定补血剂中铁元素的含量，某化学兴趣小组设计了两套实验方案：

方案一　滴定法　用酸性KMnO4溶液滴定测定铁元素的含量。

反应原理：

5Fe2＋＋MnO

＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O

（1）实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需________（填仪器名称）。

（2）上述实验中KMnO4溶液需要酸化，用于酸化的酸是________。

A．稀硫酸　　B．浓硝酸　　C．稀硝酸　　D．稀盐酸

（3）某同学设计的下列滴定方式中，最合理的是________（夹持部分略去）（填字母序号）。

方案二　重量法　操作流程如下：

（4）步骤¢Ú中除用H2O2外还可以使用的物质是__________________________。

（5）步骤¢Ú是否可以省略________，理由是________________________________

_______________________________________。

（6）步骤¢Ü中一系列操作依次是：

过滤、洗涤、________、冷却、称量。

（7）假设实验无损耗，则每片补血剂含铁元素的质量________g（用含a的代数式表示）。

解析　

（1）据题意，配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250mL，还需250mL容量瓶（必须带上容量瓶的规格）。

（2）由于高锰酸钾有强氧化性不能用盐酸酸化，也不用强氧化性酸（硝酸）酸化，通常用稀硫酸酸化。

（3）由于高锰酸钾有强氧化性会腐蚀橡皮管，故只能用酸式滴定管（B装置）进行滴定实验。

（4）除用H2O2外还可以使用氯水氧化Fe2＋，不引入新的杂质离子。

（5）因为Fe2＋与碱反应后在空气中加热不能得到纯净的Fe2O3，无法准确计算Fe的含量，所以必须先用H2O2氧化Fe2＋来实现。

（6）步骤④依次将Fe（OH）3过滤、洗涤、灼烧（Fe（OH）3分解得Fe2O3、冷却、称量。

（7）每片补血剂含铁元素的质量：

ag÷160g·mol－1¡Á2¡Á56g·mol－1÷10片＝0.07ag/片

答案　

（1）250mL容量瓶　

（2）A　（3）B　（4）氯水（等其他合理的氧化剂）　（5）不能　因为Fe2＋与碱反应后在空气中加热不能得到纯净的Fe2O3，故无法准确计算Fe的含量　（6）灼烧　（7）0.07a

6．（16分）由正丁醇（用nC4H9OH表示）制备正溴丁烷（沸点：

101.6¡æ）的反应如下：

nC4H9OH＋NaBr＋H2SO4¨D¡únC4H9Br＋NaHSO4＋H2O

副反应：

nC4H9OH

CH3CH2CHCH2¡ü＋H2O

2nC4H9OH

（nC4H9）2O＋H2O

3H2SO4（浓）＋2NaBr（固）===2NaHSO4＋Br2¡ü＋SO2¡ü＋2H2O

已知反应物及其用量：

固体NaBr0.24mol，nC4H9OH0.20mol，浓H2SO429mL，H2O20mL。

制备过程经历如下五个步骤，试回答下列问题：

（1）投料：

在圆底烧瓶中加入20mL水，再慢慢加入29mL浓硫酸，混合均匀并冷却至室温后，再依次加入0.20mol正丁醇（约18mL）和0.24mol溴化钠，充分振荡后加入几粒沸石。

¢Ù冷却至室温后再加正丁醇和溴化钠的目的是________。

A．减少HBr的挥发

B．防止正丁醇的挥发

C．防止溴化钠被氧化

D．防止温度过高导致炭化结焦

¢Ú本反应中硫酸与溴化钠作用生成氢溴酸，氢溴酸与正丁醇作用发生取代反应生成正溴丁烷。

硫酸的用量和浓度过大都对本制备不利的主要原因是

_____________________________________________________。

（2）加热回流：

反应装置选择¢ò而不选择¢ñ的原因是_________________。

在反应装置中冷凝水应该从________（填“A”或“B”）端进水。

（3）分离粗产物：

反应结束待反应液冷却后，用直形冷凝管换下球形冷凝管，将其变为蒸馏装置进行蒸馏，得到的粗产物中除主产品外，还含下列选项中的________。

¢ÙC4H9OH　¢ÚSO2　¢Û（C4H9）2O　¢ÜBr2　¢ÝNaHSO4¢ÞH2O　¢ßH2SO4

（4）洗涤粗产物：

将馏出液移至分液漏斗中，加入等体积的水洗涤后，分液得有机层。

如果不能判断哪层是有机层，可以用_______________方法来判断。

对有机层，进行洗涤除杂、除水后可得到粗产品。

（5）收集产物：

将干燥好的产物移至小蒸馏瓶中，加热蒸馏，收集99～103¡æ的馏分。

要证明最终产物是nC4H9Br，方法是_____________________________

___________________________________________。

解析　

（1）①由于浓硫酸与水混合放出大量的热会导致HBr和正丁醇的大量挥发影响原料的利用率，且温度较高时容易发生其他副反应。

②硫酸的用量和浓度过大也会导致副反应的发生。

（2）装置Ⅰ和Ⅱ的主要区别是有无尾气吸收装置，故应选择Ⅱ可以防止挥发性尾气进入空气污染环境。

冷凝管中冷凝水从下口进入可以使冷却更加充分。

（3）反应结束后混合液中含有产品以及未完全反应的反应物和反应中的一些副产物，但SO2为气体已脱离该体系；然后再进行蒸馏，一些易挥发的物质都随主产品一同蒸馏出来。

（4）该题充分利用水和有机层互不相溶的特点来解题。

（5）测定物质的沸点是比较准确的判断物质组成的方法。

答案　

（1）¢ÙABC　¢Ú会加大副反应进行

（2）¢ò可以防止挥发性尾气进入空气污染环境　B（3）¢Ù¢Û¢Ü¢Þ

（4）从任意一层取少量溶液加水，如混溶则该层为水层；不混溶则为有机层（其他合理答案也给分）

（5）测定产品的沸点（其他合理答案也给分）