資源簡介

(共91張PPT)
第67講　以物質制備為主的綜合實驗
第十章　化學實驗基礎
課程標準
根據化學實驗的目的和要求，能做到：
(1)設計實驗方案；
(2)正確選用實驗裝置；
(3)掌握控制實驗條件的方法；
(4)預測或描述實驗現象、分析或處理實驗數據，得出合理結論；(5)評價或改進實驗方案。
考點一　無機物的制備
考點二　基于有機物制備的綜合實驗探究
內容索引
課時測評
無機物的制備
考點一
要點梳理
一、物質制備流程
二、實驗操作流程
三、操作先后流程
1．裝配儀器時：先下后上，先左后右。
2．接口的連接順序：總體上遵循裝置的排列順序，但對于吸收裝置應“長”進“短”出(或“深”入“淺”出)；量氣裝置應“短”進“長”出；洗氣裝置應“長”進“短”出；干燥管應“粗”進“細”出。
3．實驗開始時：先檢查裝置氣密性，再加藥品，后點酒精燈。
4．加熱操作注意事項：主體實驗加熱前一般應先通原料氣趕走空氣后再點燃酒精燈，其目的一是防止爆炸，如H2還原CuO、CO還原Fe2O3；二是保證產品純度，如制備Mg3N2、CuCl2等。反應結束時，應先熄滅酒精燈，繼續通原料氣直到冷卻為止。
5．尾氣處理：有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或將之點燃，無毒氣體直接排放。
6．氣體的純度：點燃或加熱通有可燃性氣體(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的裝置前，必須檢查氣體的純度。
7．倒吸問題：實驗過程用到加熱操作的要防倒吸；氣體易溶于水的要防倒吸。
8．冷凝回流問題：有易揮發的液體反應物時，為了避免反應物損耗和充分利用原料，要在發生裝置中設計冷凝回流裝置或在發生裝置中安裝長玻璃管等。
9．拆卸時的安全性和科學性：實驗儀器的拆卸要注意安全性和科學性，有些實驗為防止“爆炸”或“氧化”，應考慮何時停止加熱或停止通氣，如有尾氣吸收裝置的實驗，必須將尾氣導管提出液面后才能熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸；拆卸用排水法收集且需要加熱制取氣體的裝置時，需先把導管從水槽中取出，再熄滅酒精燈，以防止水倒吸。拆下的儀器要清洗、干燥、歸位。
典題
(2023·山東卷)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高純硅的重要原料，常溫下為無色液體，沸點為31.8 ℃，熔點為－126.5 ℃，易水解。實驗室根據反應Si＋3HCl SiHCl3＋H2，利用如下裝置制備SiHCl3粗品(加熱及夾持裝置略)。回答下列問題：
典題引領
(1)制備SiHCl3時進行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)將盛有硅粉的瓷舟置于管式爐中；(ⅲ)通入HCl，一段時間后接通冷凝裝置，加熱開始反應。操作(ⅰ)為_______________；判斷制備反應結束的實驗現象是___________________
______________________。
圖示裝置存在的兩處缺陷是________________________________________
_________。
檢查裝置氣密性
管式爐中固體消失、
蒸餾燒瓶中無液體滴入　
C和D之間缺少干燥裝置，沒有處理氫氣的
裝置
利用Si和HCl(氣體)的反應制備SiHCl3，實驗前要檢查裝置氣密性，故操作(ⅰ)為檢查裝置氣密性。制備反應結束時，Si完全反應，SiHCl3(常溫下為無色液體)不再增加，則實驗現象是管式爐中固體消失、蒸餾燒瓶中無液體滴入。SiHCl3容易水解，D中水蒸氣容易進入C中，C和D之間應增加吸收水蒸氣的裝置，NaOH溶液吸收HCl，但不吸收H2，D裝置后應增加處理H2的裝置。
(2)已知電負性Cl＞H＞Si，SiHCl3在濃NaOH溶液中發生反應的化學方程式為____________________________________________________。
SiHCl3 ＋5NaOH===Na2SiO3 ＋H2 ↑＋3NaCl
＋2H2O
已知電負性Cl>H>Si，則SiHCl3中Cl、H為－1價，Si為＋4價，SiHCl3在濃NaOH溶液中反應生成Na2SiO3、H2、NaCl，配平化學方程式為SiHCl3 ＋5NaOH===Na2SiO3＋ H2 ↑＋3NaCl ＋2H2O。
(3)采用如下方法測定溶有少量HCl的SiHCl3純度。
m1 g樣品經水解、干燥等預處理過程得硅酸水合物后，進行如下實驗操作：①______，②_________(填操作名稱)，③稱量等操作，測得所得固體氧化物質量為m2 g，從下列儀器中選出①、②中需使用的儀器，依次為____(填
字母)。測得樣品純度為_________________(用含m1、m2的代數式表示)。
灼燒
冷卻干燥
AC
由后續操作可知，SiHCl3水解得到的硅酸水合物要先在坩堝中灼燒(得到SiO2)，然后在干燥器中冷卻干燥SiO2，使用的儀器分別為A、C。根據原子守恒可得關系式SiHCl3～ SiO2，則m1 g樣品中SiHCl3的質量為
考向探究
1．三氯化硼是一種重要的化工原料，主要用作半導體硅的摻雜源或有機合成催化劑，還用于高純硼或有機硼的制取。已知：BCl3的沸點為12.5 ℃，熔點為－107.3 ℃，易潮解。實驗室制備三氯化硼的原理為
B2O3＋3C＋3Cl2 2BCl3＋3CO
(1)甲組同學擬用下列裝置制備干燥純凈的氯氣
(不用收集)：
①裝置B的作用是_____________________，
裝置C盛放的試劑是__________。
除去Cl2中混有的HCl
濃H2SO4
②裝置A中發生反應的離子方程式為
_________________________________。
ClO ＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O
用KClO3和濃鹽酸反應制得的Cl2中含有HCl及水蒸氣，因此裝置B中盛放飽和食鹽水，作用是除去Cl2中混有的HCl，裝置C中盛放濃H2SO4，作用是干燥Cl2。
(2)乙組同學選用甲組實驗中的A、B、C和下列裝置(裝置可重復使用)制備BCl3并驗證反應中有CO生成。
①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→B→C→___→____
→___→___→__→F→D→I；其中裝置E的作用是_____________________。
G
E
H
J
H
將BCl3冷凝為液體收集
首先要注意：剩余的儀器還有4種，而題中留有5個空，這說明有一種裝置要重復使用。從C中出來的干燥而純凈的Cl2應進入G與B2O3和C反應，生成的BCl3易潮解，應進入E進行冷凝收集，同時在E后連接H以防外界水蒸氣進入E，由于未反應的Cl2及生成的少量的CO2都會干擾后續CO的檢驗，因此H后要連接J，除去Cl2及CO2，然后再連接H，使氣體進入F前得到干燥，至此所給5空填滿，其中裝置H重復使用了一次。
②實驗開始時，先通入干燥的N2的目的是__________________。
排盡裝置中的空氣
裝置中的空氣中的O2會與反應物碳反應，空氣中的水蒸氣會引起BCl3的潮解，因此實驗開始時，應先通入干燥的N2以排盡裝置中的空氣。
③能證明反應中有CO生成的現象是_________________________________
___________。
F中黑色固體變成紅色且D中澄清石
灰水變渾濁
④三氯化硼接觸潮濕空氣時會形成腐蝕性濃厚白霧，其與水反應的化學方程式為______________________________。
BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl
根據題中信息可知，BCl3易潮解，所形成的腐蝕性濃厚白霧應為鹽酸的小液滴。BCl3中B為正價，與水中—OH結合形成H3BO3，Cl為負價，與水中—H結合形成HCl，從而寫出反應的化學方程式。
2．二氧化氯常溫下是一種黃綠色具有刺激性氣味的氣體，常用于自來水消毒和果蔬保鮮等方面。氯酸鈉還原法是目前使用較為廣泛的ClO2制備方法，其原理是用NaClO3與CH3OH在催化劑、60 ℃時，發生反應得到ClO2，用如圖裝置(夾持裝置略)對其制備、吸收、釋放和氧化性進行研究。
已知： ClO2易溶于水但不與水反應，氣體濃度較大時易分解(爆炸)，實驗室用穩定劑吸收ClO2，生成NaClO2，使用時加酸只釋放出ClO2一種氣體。
物質 CH3OH HCOOH ClO2
沸點 64.7 ℃ 100.8 ℃ 11 ℃
(1)儀器Ⅰ的名稱為_________; 實驗中使用儀器Ⅱ的目的是_____________
____________________。
三頸燒瓶
使ClO2蒸氣中
的CH3OH冷凝回流
儀器Ⅰ為三頸燒瓶，儀器Ⅱ為球形冷凝管，使ClO2中的甲醇蒸氣凝結成液體流回燒瓶；
(2)根據實驗原理和目的，上述裝置的連接順序為 ea________(填接口順序)。
bfgcdh
由分析可知，儀器連接順序為eabfgcdh；
(3)工業上常用過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)的水溶液作為ClO2的穩定劑，吸收ClO2的離子方程式為___________________________________________，
為便于大量運輸和儲存，工業上也選擇硅酸鈣、二氧化硅分子篩等作為穩定劑，其原理是___________________________________________。
硅酸鹽、二氧化硅分子篩性質穩定，有吸附能力
由已知，ClO2實驗室制備時用穩定劑吸收，生成NaClO2，過碳酸鈉
(4)裝置乙中的主要現象為__________________。
溶液先變藍后褪色
由分析可知，溶液先變藍后褪色；
(5)不能用排空氣法來收集得到純凈的ClO2的原因是___________________
_____________________。
ClO2與空氣混合，濃
度較大時易分解(爆炸)
由已知可知，ClO2濃度較大時易分解(爆炸)，不可以用排空氣法；
(6)ClO2和Cl2都為強氧化劑，在相同條件下，等物質的量時，ClO2的氧化能力是Cl2的____倍。
2.5
因為ClO2作氧化劑會變為Cl－，得電子數是氯氣的2.5 倍，故為2.5。
返回
基于有機物制備的綜合實驗探究
考點二
要點梳理
1．有機物制備的注意要點
(1)熟知常用儀器及用途
(2)依據物質性質和反應特點選擇加熱或冷卻方式
①加熱：酒精燈的火焰溫度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸餾等實驗選用酒精燈加熱，若溫度要求更高，可選用酒精噴燈或電爐加熱。除上述加熱方式外還可以根據加熱的溫度要求選擇水浴、油浴、沙浴加熱。
②冷凝回流：有機物易揮發，因此在反應中通常要采用冷凝回流裝置，以減少有機物的揮發，提高原料的利用率和產物的產率。如圖1、圖3中的冷凝管，圖2中的長玻璃管B的作用都是冷凝回流。
③防暴沸：加沸石(或碎瓷片)，防止溶液暴沸；若開始忘加沸石(或碎瓷片)，需冷卻后補加。
2．常見有機物分離提純的方法
(1)分液：用于分離兩種互不相溶(密度也不同)的液體。
(2)蒸餾：用于分離沸點不同的互溶液體。分餾的原理與此相同。
(3)洗氣：用于除去氣體混合物中的雜質，如乙烷中的乙烯可通過溴水洗氣除去。
(4)萃取分液：如分離溴水中的溴和水，可用四氯化碳或苯進行萃取，然后分液。
3．把握制備過程
典題
(2023·新課標卷)實驗室由安息香制備二苯乙二酮的反應式如下：
相關信息列表如下：
典題引領
物質 性狀 熔點/℃ 沸點/℃ 溶解性
安息香 白色固體 133 344 難溶于冷水，溶于熱水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮 淡黃色固體 95 347 不溶于水，溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸 無色液體 17 118 與水、乙醇互溶
裝置示意圖如下圖所示，實驗步驟為：
①在圓底燒瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g FeCl3·6H2O，邊攪拌邊加熱，至固體全部溶解。
②停止加熱，待沸騰平息后加入2.0 g安息香，加熱回流45～60 min。
③加入50 mL水，煮沸后冷卻，有黃色固體析出。
④過濾，并用冷水洗滌固體3次，得到粗品。
⑤粗品用75%的乙醇重結晶，干燥后得淡黃色結晶1.6 g。
回答下列問題：
(1)儀器A中應加入_____(填“水”或“油”)作為熱傳導介質。
油
水浴加熱的溫度范圍為0～100 ℃，油浴加熱的溫度范圍為100～260 ℃，安息香的熔點為133 ℃，故采用油浴加熱。
(2)儀器B的名稱是___________；冷卻水應從___(填“a”或“b”)口通入。
球形冷凝管
a
儀器B的名稱為球形冷凝管，冷卻水應從下口進上口出。
(3)實驗步驟②中，安息香必須待沸騰平息后方可加入，其主要目的是__________________________________。
防止沸騰時加入安息香固體引起暴沸
在液體沸騰時加入固體會引起暴沸，由安息香熔點可知其室溫下為固體，故待沸騰平息后加入安息香，目的是防止沸騰時加入安息香固體引起
暴沸。
(4)在本實驗中，FeCl3為氧化劑且過量，其還原產物為______；某同學嘗試改進本實驗：采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮。該方案是否可行？簡述判斷理由__________________________________________
___________________________。
FeCl2
可行，空氣可以將還原產物FeCl2又氧化為
FeCl3，FeCl3可循環參與反應
采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮可行，會依次發生反應：安息香＋FeCl3―→二苯乙二酮＋FeCl2＋HCl，4FeCl2＋O2＋4HCl===4FeCl3＋2H2O，FeCl3可以循環利用。
(5)本實驗步驟①～③在乙酸體系中進行，乙酸除作溶劑外，另一主要作用是防止_____________。
FeCl3水解
FeCl3易水解，乙酸還可以防止Fe3＋水解。
(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量___(填字
母)洗滌的方法除去。若要得到更高純度的產品，可用重
結晶的方法進一步提純。
a．熱水 b．乙酸 c．冷水 d．乙醇
a
安息香難溶于冷水，溶于熱水、乙醇、乙酸，二苯乙二酮不溶于水，溶于乙醇、乙酸，因此粗品中少量的安息香可用少量熱水洗滌的方法除去。
(7)本實驗的產率最接近于__(填字母)。
a．85% b．80% c．75% d．70%
b
模型構建
解答有機物制備類綜合實驗題的思維流程
考向探究
對甲基苯胺可用對硝基甲苯作原料在一定條件下制得。 主要反應及裝置如下：
主要反應物和產物的物理性質見下表：
化合物 溶解性 熔點(℃) 沸點(℃) 密度(g·cm－3)
對硝基甲苯 不溶于水，溶于乙醇、苯 51.4 237.7 1.286
對甲基苯胺 微溶于水，易溶于乙醇、苯 43～45 200～202 1.046
對甲基苯胺鹽酸鹽 易溶于水，不溶于乙醇、苯 243～245 － －
苯 不溶于水，溶于乙醇 5.5 80.1 0.874
實驗步驟如下：
①向三頸燒瓶中加入50 mL稀鹽酸、10.7 mL(13.7 g)對硝基甲苯和適量鐵粉，維持瓶內溫度在80 ℃左右，同時攪拌回流、使其充分反應；
②調節pH＝7～8，再逐滴加入30 mL苯充分混合；
③抽濾得到固體，將濾液靜置、分液得液體M；
④向M中滴加鹽酸，振蕩、靜置、分液，向下層液體中加入NaOH溶液，充分振蕩、靜置；
⑤抽濾得固體，將其洗滌、干燥得6.1 g產品。
回答下列問題：
(1)主要反應裝置如圖，a處缺少的裝置是____________ (填儀器名稱)，實驗步驟③和④的分液操作中使用到下列儀器中的____(填字母)。
a．燒杯 b．長頸漏斗
c．玻璃棒 d．鐵架臺
球形冷凝管
ad
首先向三頸燒瓶中加稀鹽酸、對硝基甲苯和適量鐵粉加熱進行反應，生成對甲基苯胺鹽酸鹽，調節pH＝7～8，沉淀鐵離子并使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，加入苯溶解生成的對甲基苯胺和未反應的對硝基甲苯，抽濾、靜置、分液，得到有機層，向有機層中加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽，生成的對甲基苯胺鹽酸鹽易溶于水，靜置，分液得到無機層，向無機層加入NaOH溶液，使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，對甲基苯胺常溫下為微溶于水的固體，所以在加入氫氧化鈉溶液后會有對甲基苯胺固體析出，抽濾得到固體，洗滌、干燥得到產品。
(1)該反應中反應物沸點較低，加熱反應過程中會揮發，需要在a處加裝球形冷凝管冷凝回流；分液操作需要燒杯、分液漏斗、鐵架臺，所以選ad；
(2)步驟②中用5%的碳酸鈉溶液調pH＝7～8的目的之一是使Fe3＋轉化為氫氧化鐵沉淀，另一個目的是____________________________________。
使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺
首先向三頸燒瓶中加稀鹽酸、對硝基甲苯和適量鐵粉加熱進行反應，生成對甲基苯胺鹽酸鹽，調節pH＝7～8，沉淀鐵離子并使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，加入苯溶解生成的對甲基苯胺和未反應的對硝基甲苯，抽濾、靜置、分液，得到有機層，向有機層中加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽，生成的對甲基苯胺鹽酸鹽易溶于水，
靜置，分液得到無機層，向無機層加入NaOH溶液，使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，對甲基苯胺常溫下為微溶于水的固體，所以在加入氫氧化鈉溶液后會有對甲基苯胺固體析出，抽濾得到固體，洗滌、干燥得到產品。
(2)根據題目所給信息可知，pH值升高會使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，達到分離提純的目的；
(3)步驟③中液體M是分液時的___ 層(填“上”或“下”)液體，步驟④加入鹽酸的作用是__________________________________________________
____________。
上
使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽進入水層與對硝
基甲苯分離
首先向三頸燒瓶中加稀鹽酸、對硝基甲苯和適量鐵粉加熱進行反應，生成對甲基苯胺鹽酸鹽，調節pH＝7～8，沉淀鐵離子并使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，加入苯溶解生成的對甲基苯胺和未反應的對硝基甲苯，抽濾、靜置、分液，得到有機層，向有機層中加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽，生成的對甲基苯胺鹽酸鹽易溶于水，
靜置，分液得到無機層，向無機層加入NaOH溶液，使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，對甲基苯胺常溫下為微溶于水的固體，所以在加入氫氧化鈉溶液后會有對甲基苯胺固體析出，抽濾得到固體，洗滌、干燥得到產品。
(3)根據分析步驟③中液體M為有機層，溶劑為苯，密度比水小，所以在上層；加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為易溶于水的對甲基苯胺鹽酸鹽，從而實現與對硝基甲苯的分離；
(4)步驟④中加入氫氧化鈉溶液后發生反應的離子方程式有______________
___________________________。
H＋＋OH－===
H2O、
首先向三頸燒瓶中加稀鹽酸、對硝基甲苯和適量鐵粉加熱進行反應，生成對甲基苯胺鹽酸鹽，調節pH＝7～8，沉淀鐵離子并使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，加入苯溶解生成的對甲基苯胺和未反應的對硝基甲苯，抽濾、靜置、分液，得到有機層，向有機層中加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽，生成的對甲基苯胺鹽酸鹽易溶于水，
靜置，分液得到無機層，向無機層加入NaOH溶液，使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，對甲基苯胺常溫下為微溶于水的固體，所以在加入氫氧化鈉溶液后會有對甲基苯胺固體析出，抽濾得到固體，洗滌、干燥得到產品。
(4)下層液體中有未反應的鹽酸和生成的對甲基苯胺鹽酸鹽都與NaOH發生反應，離子方程式為H＋＋OH－===H2O、CH3NH ＋OH－―→CH3NH2＋H2O；
(5)步驟⑤中，以下洗滌劑中最合適的是___ (填字母)。
a．乙醇 b．蒸餾水 c．HCl溶液 d．NaOH溶液
b
首先向三頸燒瓶中加稀鹽酸、對硝基甲苯和適量鐵粉加熱進行反應，生成對甲基苯胺鹽酸鹽，調節pH＝7～8，沉淀鐵離子并使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，加入苯溶解生成的對甲基苯胺和未反應的對硝基甲苯，抽濾、靜置、分液，得到有機層，向有機層中加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽，生成的對甲基苯胺鹽酸鹽易溶于水，
靜置，分液得到無機層，向無機層加入NaOH溶液，使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，對甲基苯胺常溫下為微溶于水的固體，所以在加入氫氧化鈉溶液后會有對甲基苯胺固體析出，抽濾得到固體，洗滌、干燥得到產品。
(5)洗滌過程是為了洗去對甲基苯胺可能附著的對甲基苯胺鹽酸鹽、NaCl和NaOH等可溶于水的雜質，為降低對甲基苯胺洗滌過程的溶解損失，最好的洗滌劑應為蒸餾水，所以選b；
(6)本實驗的產率是_____%。(計算結果保留一位小數)
57.0
首先向三頸燒瓶中加稀鹽酸、對硝基甲苯和適量鐵粉加熱進行反應，生成對甲基苯胺鹽酸鹽，調節pH＝7～8，沉淀鐵離子并使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，加入苯溶解生成的對甲基苯胺和未反應的對硝基甲苯，抽濾、靜置、分液，得到有機層，向有機層中加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽，生成的對甲基苯胺鹽酸鹽易溶于水，
靜置，分液得到無機層，向無機層加入NaOH溶液，使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，對甲基苯胺常溫下為微溶于水的固體，所以在加入氫氧化鈉溶液后會有對甲基苯胺固體析出，抽濾得到固體，洗滌、干燥得到產品。
返回
課 時 測 評
返回
1．(25分)某實驗小組以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O，并用重量法測定產品中BaCl2·2H2O的含量。設計了如下實驗方案：
可選用試劑：NaCl晶體、BaS溶液、濃H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸餾水。
步驟1.BaCl2·2H2O的制備
按如圖所示裝置進行實驗，得到
BaCl2溶液，經一系列步驟獲得BaCl2·
2H2O產品。
步驟2.產品中BaCl2·2H2O的含量測定
①稱取產品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加熱至近沸；
②在不斷攪拌下，向①所得溶液逐滴加入熱的0.100 mol·L－1 H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分鐘，經過濾、洗滌、烘干等步驟，稱量白色固體，質量為0.466 0 g。
回答下列問題：
(1)Ⅰ是制取______氣體的裝置，在試劑a過量并微熱時，發生主要反應的化學方程式為_______________________________________。
HCl
H2SO4(濃)＋NaCl
NaHSO4＋HCl↑
裝置Ⅰ為濃硫酸和氯化鈉共熱制取HCl氣體的裝置，發生主要反應的化學方程式為H2SO4(濃)＋NaCl NaHSO4＋HCl↑。
(2)Ⅱ中b儀器的作用是__________________；
Ⅲ中的試劑應選用____________。
防止Ⅱ中溶液倒吸
CuSO4溶液
氯化氫極易溶于水，裝置Ⅱ中b儀器的作用是防止倒吸；裝置Ⅱ中氯化氫與BaS溶液反應生成H2S，H2S有毒，對環境有污染，裝置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。
(3)在沉淀過程中，某同學在加入一定量熱的H2SO4溶液后，認為沉淀已經完全，判斷沉淀已完全的方法是____________________________________
_______________________________________________。
靜置，取上層清液于一潔凈試管中，繼
續滴加硫酸溶液，無白色沉淀生成，則已沉淀完全
硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，因此判斷沉淀已完全的方法是靜置，取上層清液于一潔凈試管中，繼續滴加硫酸溶液，無白色沉淀生成，則已沉淀完全。
(4)沉淀過程中需加入過量的H2SO4溶液，原因是__________________。
使鋇離子沉淀完全
為了使鋇離子沉淀完全，沉淀過程中需加入過量的硫酸溶液。
(5)在過濾操作中，下列儀器不需要用到的是______(填名稱)。
錐形瓶
過濾用到的儀器有：鐵架臺、燒杯、漏斗、玻璃棒，用不到錐形瓶。
2．(25分)硫酸亞鐵在印染、醫藥、化肥等多個行業有廣泛應用。某學習小組對硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的熱分解產物進行探究。回答下列問題：
(1)裝置A中石棉絨的作用為________________________；
裝置D中的儀器名稱為________________。
防止固體粉末堵塞導管
(球形)干燥管
裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解的裝置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，裝置B盛放品紅溶液，可以檢驗SO2，裝置C盛放BaCl2溶液，可以檢驗SO3，裝置D中為無水CuSO4粉末，可以檢驗水蒸氣，裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理。(1)裝置A中石棉絨可以防止固體粉末堵塞導管，裝置D中的儀器為球形干燥管；
(2)按氣流方向，上述裝置合理的連接順序為a→g→f→___→___→___→
____→h(填裝置口小寫字母)。
e
d
c
b
裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解的裝置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，裝置B盛放品紅溶液，可以檢驗SO2，裝置C盛放BaCl2溶液，可以檢驗SO3，裝置D中為無水CuSO4粉末，可以檢驗水蒸氣，裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理。
(2)生成物應該先檢驗水蒸氣，再檢驗SO3，最后檢驗SO2，因為檢驗SO2和SO3時都有水溶液，會帶出水蒸氣，SO3極易溶于水且和水反應，所以連接順序為a→g→f→e→d→c→b→h；
(3)該小組同學按上述順序連接各裝置并進行實驗，請為他們補全表格：
裝置編號 填裝試劑 實驗現象 實驗結論
A FeSO4·7H2O 綠色固體逐漸變為紅色粉末
B ①__________ ②______________________ 分解產物中含有SO2
C BaCl2溶液 產生白色沉淀 ③____________________
D 無水CuSO4 粉末 白色固體逐漸變為藍色 分解產物中含有水蒸氣
E ④__________
品紅溶液
溶液由紅色褪為無色
分解產物中含有SO3
NaOH溶液
裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解的裝置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，裝置B盛放品紅溶液，可以檢驗SO2，裝置C盛放BaCl2溶液，可以檢驗SO3，裝置D中為無水CuSO4粉末，可以檢驗水蒸氣，裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理。(3)硫酸亞鐵晶體煅燒后由綠色固體逐漸變為紅色粉末，說明生成了Fe2O3；品紅溶液褪色，說明分解產物中含有SO2；BaCl2溶液產生白色沉淀，說明分解產物中含有SO3；無水CuSO4粉末由白色固體逐漸變為藍色，說明分解產物中含有水蒸氣；裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理；
(4)硫酸亞鐵晶體分解的化學方程式為_______________________________
_________________。
2FeSO4·7H2O
Fe2O3＋SO2↑
＋SO3↑＋14H2O↑
裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解的裝置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，裝置B盛放品紅溶液，可以檢驗SO2，裝置C盛放BaCl2溶液，可以檢驗SO3，裝置D中為無水CuSO4粉末，可以檢驗水蒸氣，裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理。
硫酸亞鐵晶體煅燒得到紅色固體為氧化鐵，同時生成二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣，分解的化學方程式為2FeSO4·7H2O Fe2O3＋SO3↑＋SO2↑＋14H2O↑；
(5)設計實驗證明A中得到的紅色粉末不含＋2價鐵元素：_______________
________________________________________________________________________________________________________________________(簡述實驗操作及現象)。
取實驗后反應管
中少量固體，溶于稀鹽酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不產生藍
色沉淀(用硫酸溶解，酸性高錳酸鉀檢驗Fe2＋也可以)
裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解的裝置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，裝置B盛放品紅溶液，可以檢驗SO2，裝置C盛放BaCl2溶液，可以檢驗SO3，裝置D中為無水CuSO4粉末，可以檢驗水蒸氣，裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理。(5)證明A中得到的紅色粉末不含＋2價鐵元素，需要取實驗后反應管中少量固體，溶于稀鹽酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，無藍色沉淀生成，證明A中得到的紅色粉末不含＋2價的鐵元素。
3．(23分)(2023·山東日照模擬)乙醇酸鈉(HOCH2COONa)又稱羥基乙酸鈉，它是一種有機原料，其相對分子質量為98。羥基乙酸鈉易溶于熱水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有機溶劑。實驗室擬用氯乙酸(ClCH2COOH)和NaOH溶液制備少量羥基乙酸鈉，此反應為劇烈的放熱反應。具體實驗步驟如下：
步驟1：向如圖所示裝置的三頸燒瓶中，加入132.3 g氯乙酸、50 mL水，攪拌。逐步加入40% NaOH溶液，在95 ℃繼續攪拌反應2小時，反應過程控制 pH約為9至10之間。
步驟2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量熱水，操作1，濾液冷卻至15 ℃，過濾得粗產品。
步驟3：粗產品溶解于適量熱水中，加活性炭脫色，操作2，分離掉活性炭。
步驟4：將去除活性炭后的溶液加到適量乙醇中，操作3，過濾、干燥，得到羥基乙酸鈉。
請回答下列問題：
(1)步驟1中，發生反應的化學方程式是______________________________
______________________________。
ClCH2COOH＋2NaOH
HOCH2COONa＋NaCl＋H2O
(2)步驟2中，三頸燒瓶中如果忘加磁轉子該如何操作：_________________
_______。
待溶液冷卻后補加
磁轉子
(3)步驟4中，得到純凈羥基乙酸鈉1.1 mol，則實驗產率為_______%(結果保留1位小數)。
78.6
132.3 g氯乙酸(ClCH2COOH)的物質的量為 ＝1.4 mol，根據ClCH2COOH～HOCH2COONa可知，理論上可以生成1.4 mol羥基乙酸鈉，步驟4中，得到純凈羥基乙酸鈉1.1 mol，則實驗產率為
×100%≈78.6%。
4．(27分)席夫堿在有機合成、液晶材料、植物生長調節等多個領域有重要用途。學習小組在實驗室中探究由對甲基苯胺( )與苯甲醛( )在酸催化下制備對甲基苯胺縮苯甲醛席夫堿( ，M＝195 g·mol－1)，有關信息和裝置分別如表格和圖像所示。
物質 相對分子質量 密度/(g·cm－3) 熔點/℃ 沸點/℃ 溶解性
對甲基苯胺 107 0.96 44 200 微溶于水，易溶于乙醇
乙醇 46 0.78 －114 78 溶于水
苯甲醛 106 1.0 －26 179 微溶于水，與乙醇互溶
回答下列問題：
(1)實驗步驟
①按圖安裝好制備裝置，檢查裝置的氣密性。向A中加入6.0 g對甲基苯胺、5.0 mL苯甲醛、50 mL乙醇和適量乙酸。其中分水器可接收并分離生成的水。乙醇的作用為_____________________________。
作溶劑，使反應物充分混合
②控制反應溫度為50 ℃，加熱回流至反應結束，合適的加熱方式為__________；
A中發生的主要反應的化學方程式為________________________________
_________________；
能說明反應結束的實驗現象為_____________________。
水浴加熱
＋H2O
分水器中水不再增加
(2)純化產品
①按圖安裝好水蒸氣蒸餾裝置，檢查裝置的氣密性。將A中反應后余液轉移至D中，在C中加入適量水，進行蒸餾，將產品中的乙醇、對甲基苯胺和苯甲醛蒸出。玻璃管a的作用為___________________________________；
儀器b的名稱為________。
平衡壓強，檢驗固體產品是否堵塞導管
牛角管
②蒸餾操作結束后，需先打開止水夾再停止加熱的原因為______________
__________________。
防止裝置D中液
體倒吸入裝置C中
③實驗后將裝置D中固體洗滌、干燥后，進一步通過________(填操作名稱)純化后，得到純品6.0 g。本實驗的產品產率為_______(保留三位有效數字)。
重結晶
65.2%
晶體經重結晶后可進一步純化；5.0 mL苯甲醛的質量為1.0×5.0 g＝5 g，對甲基苯胺過量，按苯甲醛的量計算。由關系式：
苯甲醛　～　對甲基苯胺縮苯甲醛席夫堿
106 g　　　　195 g
5 g　　　　　m
可知理論上制得產品的質量為m≈9.198 g，產率為 ×100%≈65.2%。
返回第67講　以物質制備為主的綜合實驗
【課程標準】　根據化學實驗的目的和要求，能做到：(1)設計實驗方案；(2)正確選用實驗裝置；(3)掌握控制實驗條件的方法；(4)預測或描述實驗現象、分析或處理實驗數據，得出合理結論；(5)評價或改進實驗方案。
考點一　無機物的制備
一、物質制備流程
二、實驗操作流程
三、操作先后流程
1．裝配儀器時：先下后上，先左后右。
2．接口的連接順序：總體上遵循裝置的排列順序，但對于吸收裝置應“長”進“短”出(或“深”入“淺”出)；量氣裝置應“短”進“長”出；洗氣裝置應“長”進“短”出；干燥管應“粗”進“細”出。
3．實驗開始時：先檢查裝置氣密性，再加藥品，后點酒精燈。
4．加熱操作注意事項：主體實驗加熱前一般應先通原料氣趕走空氣后再點燃酒精燈，其目的一是防止爆炸，如H2還原CuO、CO還原Fe2O3；二是保證產品純度，如制備Mg3N2、CuCl2等。反應結束時，應先熄滅酒精燈，繼續通原料氣直到冷卻為止。
5．尾氣處理：有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或將之點燃，無毒氣體直接排放。
6．氣體的純度：點燃或加熱通有可燃性氣體(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的裝置前，必須檢查氣體的純度。
7．倒吸問題：實驗過程用到加熱操作的要防倒吸；氣體易溶于水的要防倒吸。
8．冷凝回流問題：有易揮發的液體反應物時，為了避免反應物損耗和充分利用原料，要在發生裝置中設計冷凝回流裝置或在發生裝置中安裝長玻璃管等。
9．拆卸時的安全性和科學性：實驗儀器的拆卸要注意安全性和科學性，有些實驗為防止“爆炸”或“氧化”，應考慮何時停止加熱或停止通氣，如有尾氣吸收裝置的實驗，必須將尾氣導管提出液面后才能熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸；拆卸用排水法收集且需要加熱制取氣體的裝置時，需先把導管從水槽中取出，再熄滅酒精燈，以防止水倒吸。拆下的儀器要清洗、干燥、歸位。
(2023·山東卷)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高純硅的重要原料，常溫下為無色液體，沸點為31.8 ℃，熔點為－126.5 ℃，易水解。實驗室根據反應Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如下裝置制備SiHCl3粗品(加熱及夾持裝置略)。回答下列問題：
(1)制備SiHCl3時進行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)將盛有硅粉的瓷舟置于管式爐中；(ⅲ)通入HCl，一段時間后接通冷凝裝置，加熱開始反應。操作(ⅰ)為____________；判斷制備反應結束的實驗現象是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
圖示裝置存在的兩處缺陷是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知電負性Cl＞H＞Si，SiHCl3在濃NaOH溶液中發生反應的化學方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)采用如下方法測定溶有少量HCl的SiHCl3純度。
m1 g樣品經水解、干燥等預處理過程得硅酸水合物后，進行如下實驗操作：①________，②________(填操作名稱)，③稱量等操作，測得所得固體氧化物質量為m2 g，從下列儀器中選出①、②中需使用的儀器，依次為________(填字母)。測得樣品純度為________(用含m1、m2的代數式表示)。
答案：(1)檢查裝置氣密性 　 管式爐中固體消失、蒸餾燒瓶中無液體滴入　C和D之間缺少干燥裝置，沒有處理氫氣的裝置　(2)SiHCl3 ＋5NaOH===Na2SiO3 ＋H2 ↑＋3NaCl＋2H2O　 (3)灼燒　冷卻干燥　AC　×100%
解析：(1)利用Si和HCl(氣體)的反應制備SiHCl3，實驗前要檢查裝置氣密性，故操作(ⅰ)為檢查裝置氣密性。制備反應結束時，Si完全反應，SiHCl3(常溫下為無色液體)不再增加，則實驗現象是管式爐中固體消失、蒸餾燒瓶中無液體滴入。SiHCl3容易水解，D中水蒸氣容易進入C中，C和D之間應增加吸收水蒸氣的裝置，NaOH溶液吸收HCl，但不吸收H2，D裝置后應增加處理H2的裝置。(2)已知電負性Cl>H>Si，則SiHCl3中Cl、H為－1價，Si為＋4價，SiHCl3在濃NaOH溶液中反應生成Na2SiO3、H2、NaCl，配平化學方程式為SiHCl3 ＋5NaOH===Na2SiO3＋ H2 ↑＋3NaCl ＋2H2O。(3)由后續操作可知，SiHCl3水解得到的硅酸水合物要先在坩堝中灼燒(得到SiO2)，然后在干燥器中冷卻干燥SiO2，使用的儀器分別為A、C。根據原子守恒可得關系式SiHCl3～ SiO2，則m1 g樣品中SiHCl3的質量為m2 g×，故樣品純度為m2 g×÷m1 g×100%＝×100%。
1．三氯化硼是一種重要的化工原料，主要用作半導體硅的摻雜源或有機合成催化劑，還用于高純硼或有機硼的制取。已知：BCl3的沸點為12.5 ℃，熔點為－107.3 ℃，易潮解。實驗室制備三氯化硼的原理為
B2O3＋3C＋3Cl22BCl3＋3CO
(1)甲組同學擬用下列裝置制備干燥純凈的氯氣(不用收集)：
①裝置B的作用是_______________________________________________，
裝置C盛放的試劑是____________。
②裝置A中發生反應的離子方程式為______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙組同學選用甲組實驗中的A、B、C和下列裝置(裝置可重復使用)制備BCl3并驗證反應中有CO生成。
①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→B→C→_______→_______→_______→________→_________→F→D→I；其中裝置E的作用是________________________________________________________________________。
②實驗開始時，先通入干燥的N2的目的是___________________________________________
________________________________________________________________________。
③能證明反應中有CO生成的現象是______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④三氯化硼接觸潮濕空氣時會形成腐蝕性濃厚白霧，其與水反應的化學方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)①除去Cl2中混有的HCl　濃H2SO4　
②ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O
(2)①G　E　H　J　H　將BCl3冷凝為液體收集　②排盡裝置中的空氣　③F中黑色固體變成紅色且D中澄清石灰水變渾濁　④BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl
解析：(1)①用KClO3和濃鹽酸反應制得的Cl2中含有HCl及水蒸氣，因此裝置B中盛放飽和食鹽水，作用是除去Cl2中混有的HCl，裝置C中盛放濃H2SO4，作用是干燥Cl2。
(2)①首先要注意：剩余的儀器還有4種，而題中留有5個空，這說明有一種裝置要重復使用。從C中出來的干燥而純凈的Cl2應進入G與B2O3和C反應，生成的BCl3易潮解，應進入E進行冷凝收集，同時在E后連接H以防外界水蒸氣進入E，由于未反應的Cl2及生成的少量的CO2都會干擾后續CO的檢驗，因此H后要連接J，除去Cl2及CO2，然后再連接H，使氣體進入F前得到干燥，至此所給5空填滿，其中裝置H重復使用了一次。
②裝置中的空氣中的O2會與反應物碳反應，空氣中的水蒸氣會引起BCl3的潮解，因此實驗開始時，應先通入干燥的N2以排盡裝置中的空氣。
④根據題中信息可知，BCl3易潮解，所形成的腐蝕性濃厚白霧應為鹽酸的小液滴。BCl3中B為正價，與水中—OH結合形成H3BO3，Cl為負價，與水中—H結合形成HCl，從而寫出反應的化學方程式。
2．二氧化氯常溫下是一種黃綠色具有刺激性氣味的氣體，常用于自來水消毒和果蔬保鮮等方面。氯酸鈉還原法是目前使用較為廣泛的ClO2制備方法，其原理是用NaClO3與CH3OH在催化劑、60 ℃時，發生反應得到ClO2，用如圖裝置(夾持裝置略)對其制備、吸收、釋放和氧化性進行研究。
已知： ClO2易溶于水但不與水反應，氣體濃度較大時易分解(爆炸)，實驗室用穩定劑吸收ClO2，生成NaClO2，使用時加酸只釋放出ClO2一種氣體。
物質 CH3OH HCOOH ClO2
沸點 64.7 ℃ 100.8 ℃ 11 ℃
(1)儀器Ⅰ的名稱為____________ ; 實驗中使用儀器Ⅱ的目的是________________________
________________________________________________________________________。
(2)根據實驗原理和目的，上述裝置的連接順序為 ea___________(填接口順序)。
(3)工業上常用過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)的水溶液作為ClO2的穩定劑，吸收ClO2的離子方程式為________________________________________________________________________，
為便于大量運輸和儲存，工業上也選擇硅酸鈣、二氧化硅分子篩等作為穩定劑，其原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)裝置乙中的主要現象為______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)不能用排空氣法來收集得到純凈的ClO2的原因是_________________________________。
(6)ClO2和Cl2都為強氧化劑，在相同條件下，等物質的量時，ClO2的氧化能力是Cl2的________倍。
答案：(1)三頸燒瓶　使ClO2蒸氣中的CH3OH冷凝回流　(2)bfgcdh　(3)2CO＋H2O2＋2ClO2===2ClO＋O2↑＋2HCO　硅酸鹽、二氧化硅分子篩性質穩定，有吸附能力　(4)溶液先變藍后褪色
(5)ClO2與空氣混合，濃度較大時易分解(爆炸)
(6)2.5
解析：(1)儀器Ⅰ為三頸燒瓶，儀器Ⅱ為球形冷凝管，使ClO2中的甲醇蒸氣凝結成液體流回燒瓶；(2)由分析可知，儀器連接順序為eabfgcdh；(3)由已知，ClO2實驗室制備時用穩定劑吸收，生成NaClO2，過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)中的H2O2為還原劑生成O2，CO結合H＋形成HCO，故離子反應式為2CO＋H2O2＋2ClO2===2ClO＋O2↑＋2HCO；(4)由分析可知，溶液先變藍后褪色；(5)由已知可知，ClO2濃度較大時易分解(爆炸)，不可以用排空氣法；(6)因為ClO2作氧化劑會變為Cl－，得電子數是氯氣的2.5 倍，故為2.5。
考點二　基于有機物制備的綜合實驗探究
1．有機物制備的注意要點
(1)熟知常用儀器及用途
(2)依據物質性質和反應特點選擇加熱或冷卻方式
①加熱：酒精燈的火焰溫度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸餾等實驗選用酒精燈加熱，若溫度要求更高，可選用酒精噴燈或電爐加熱。除上述加熱方式外還可以根據加熱的溫度要求選擇水浴、油浴、沙浴加熱。
②冷凝回流：有機物易揮發，因此在反應中通常要采用冷凝回流裝置，以減少有機物的揮發，提高原料的利用率和產物的產率。如圖1、圖3中的冷凝管，圖2中的長玻璃管B的作用都是冷凝回流。
③防暴沸：加沸石(或碎瓷片)，防止溶液暴沸；若開始忘加沸石(或碎瓷片)，需冷卻后補加。
2．常見有機物分離提純的方法
(1)分液：用于分離兩種互不相溶(密度也不同)的液體。
(2)蒸餾：用于分離沸點不同的互溶液體。分餾的原理與此相同。
(3)洗氣：用于除去氣體混合物中的雜質，如乙烷中的乙烯可通過溴水洗氣除去。
(4)萃取分液：如分離溴水中的溴和水，可用四氯化碳或苯進行萃取，然后分液。
3．把握制備過程
(2023·新課標卷)實驗室由安息香制備二苯乙二酮的反應式如下：
相關信息列表如下：
物質 性狀 熔點/℃ 沸點/℃ 溶解性
安息香 白色固體 133 344 難溶于冷水，溶于熱水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮 淡黃色固體 95 347 不溶于水，溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸 無色液體 17 118 與水、乙醇互溶
裝置示意圖如下圖所示，實驗步驟為：
①在圓底燒瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g FeCl3·6H2O，邊攪拌邊加熱，至固體全部溶解。
②停止加熱，待沸騰平息后加入2.0 g安息香，加熱回流45～60 min。
③加入50 mL水，煮沸后冷卻，有黃色固體析出。
④過濾，并用冷水洗滌固體3次，得到粗品。
⑤粗品用75%的乙醇重結晶，干燥后得淡黃色結晶1.6 g。
回答下列問題：
(1)儀器A中應加入________(填“水”或“油”)作為熱傳導介質。
(2)儀器B的名稱是______________；冷卻水應從________(填“a”或“b”)口通入。
(3)實驗步驟②中，安息香必須待沸騰平息后方可加入，其主要目的是_________________
________________________________________________________________________。
(4)在本實驗中，FeCl3為氧化劑且過量，其還原產物為________；某同學嘗試改進本實驗：采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮。該方案是否可行？簡述判斷理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)本實驗步驟①～③在乙酸體系中進行，乙酸除作溶劑外，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)洗滌的方法除去。若要得到更高純度的產品，可用重結晶的方法進一步提純。
a．熱水 b．乙酸 c．冷水 d．乙醇
(7)本實驗的產率最接近于________(填字母)。
a．85% b．80% c．75% d．70%
答案：(1)油　(2)球形冷凝管　a　(3)防止沸騰時加入安息香固體引起暴沸　(4)FeCl2　可行，空氣可以將還原產物FeCl2又氧化為FeCl3，FeCl3可循環參與反應　(5)FeCl3水解　(6)a　(7)b
解析：(1)水浴加熱的溫度范圍為0～100 ℃，油浴加熱的溫度范圍為100～260 ℃，安息香的熔點為133 ℃，故采用油浴加熱。(2)儀器B的名稱為球形冷凝管，冷卻水應從下口進上口出。(3)在液體沸騰時加入固體會引起暴沸，由安息香熔點可知其室溫下為固體，故待沸騰平息后加入安息香，目的是防止沸騰時加入安息香固體引起暴沸。(4)采用催化量的FeCl3并通入空氣制備二苯乙二酮可行，會依次發生反應：安息香＋FeCl3―→二苯乙二酮＋FeCl2＋HCl，4FeCl2＋O2＋4HCl===4FeCl3＋2H2O，FeCl3可以循環利用。(5)FeCl3易水解，乙酸還可以防止Fe3＋水解。(6)安息香難溶于冷水，溶于熱水、乙醇、乙酸，二苯乙二酮不溶于水，溶于乙醇、乙酸，因此粗品中少量的安息香可用少量熱水洗滌的方法除去。(7)該實驗的理論產量為2.0 g×≈1.98 g，實際產量是1.6 g，產率＝×100%＝80.8%，因此本實驗的產率最接近于80%。
模型構建
解答有機物制備類綜合實驗題的思維流程
對甲基苯胺可用對硝基甲苯作原料在一定條件下制得。 主要反應及裝置如下：
主要反應物和產物的物理性質見下表：
化合物 溶解性 熔點(℃) 沸點(℃) 密度(g·cm－3)
對硝基甲苯 不溶于水，溶于乙醇、苯 51.4 237.7 1.286
對甲基苯胺 微溶于水，易溶于乙醇、苯 43～45 200～202 1.046
對甲基苯胺鹽酸鹽 易溶于水，不溶于乙醇、苯 243～245 － －
苯 不溶于水，溶于乙醇 5.5 80.1 0.874
實驗步驟如下：
①向三頸燒瓶中加入50 mL稀鹽酸、10.7 mL(13.7 g)對硝基甲苯和適量鐵粉，維持瓶內溫度在80 ℃左右，同時攪拌回流、使其充分反應；
②調節pH＝7～8，再逐滴加入30 mL苯充分混合；
③抽濾得到固體，將濾液靜置、分液得液體M；
④向M中滴加鹽酸，振蕩、靜置、分液，向下層液體中加入NaOH溶液，充分振蕩、靜置；
⑤抽濾得固體，將其洗滌、干燥得6.1 g產品。
回答下列問題：
(1)主要反應裝置如圖，a處缺少的裝置是________ (填儀器名稱)，實驗步驟③和④的分液操作中使用到下列儀器中的________(填字母)。
a．燒杯 b．長頸漏斗
c．玻璃棒 d．鐵架臺
(2)步驟②中用5%的碳酸鈉溶液調pH＝7～8的目的之一是使Fe3＋轉化為氫氧化鐵沉淀，另一個目的是_______________________________________________________________。
(3)步驟③中液體M是分液時的________ 層(填“上”或“下”)液體，步驟④加入鹽酸的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)步驟④中加入氫氧化鈉溶液后發生反應的離子方程式有___________________________。
(5)步驟⑤中，以下洗滌劑中最合適的是________ (填字母)。
a．乙醇 b．蒸餾水 c．HCl溶液 d．NaOH溶液
(6)本實驗的產率是________%。(計算結果保留一位小數)
答案：(1)球形冷凝管　ad　(2)使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺　(3)上　使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽進入水層與對硝基甲苯分離　(4)H＋＋OH－===H2O、
CH3NH＋OH－―→CH3NH2＋H2O
(5)b　(6)57.0
解析：首先向三頸燒瓶中加稀鹽酸、對硝基甲苯和適量鐵粉加熱進行反應，生成對甲基苯胺鹽酸鹽，調節pH＝7～8，沉淀鐵離子并使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，加入苯溶解生成的對甲基苯胺和未反應的對硝基甲苯，抽濾、靜置、分液，得到有機層，向有機層中加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽，生成的對甲基苯胺鹽酸鹽易溶于水，靜置，分液得到無機層，向無機層加入NaOH溶液，使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，對甲基苯胺常溫下為微溶于水的固體，所以在加入氫氧化鈉溶液后會有對甲基苯胺固體析出，抽濾得到固體，洗滌、干燥得到產品。(1)該反應中反應物沸點較低，加熱反應過程中會揮發，需要在a處加裝球形冷凝管冷凝回流；分液操作需要燒杯、分液漏斗、鐵架臺，所以選ad；(2)根據題目所給信息可知，pH值升高會使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，達到分離提純的目的；(3)根據分析步驟③中液體M為有機層，溶劑為苯，密度比水小，所以在上層；加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為易溶于水的對甲基苯胺鹽酸鹽，從而實現與對硝基甲苯的分離；(4)下層液體中有未反應的鹽酸和生成的對甲基苯胺鹽酸鹽都與NaOH發生反應，離子方程式為H＋＋OH－===H2O、CH3NH＋OH－―→CH3NH2＋H2O；(5)洗滌過程是為了洗去對甲基苯胺可能附著的對甲基苯胺鹽酸鹽、NaCl和NaOH等可溶于水的雜質，為降低對甲基苯胺洗滌過程的溶解損失，最好的洗滌劑應為蒸餾水，所以選b；(6)原料中有13.7 g對硝基甲苯，即＝0.1 mol，所以理論上生成的對甲基苯胺應為0.1 mol，實際得到產品6.1 g，所以產率為×100%≈57.0%。
課時測評67　以物質制備為主的綜合實驗
(時間：45分鐘　滿分：100分)
(第1題25分，第2題25分，第3題23分，第4題27分，共100分)
1．(25分)某實驗小組以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O，并用重量法測定產品中BaCl2·2H2O的含量。設計了如下實驗方案：
可選用試劑：NaCl晶體、BaS溶液、濃H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸餾水。
步驟1.BaCl2·2H2O的制備
按如圖所示裝置進行實驗，得到BaCl2溶液，經一系列步驟獲得BaCl2·2H2O產品。
步驟2.產品中BaCl2·2H2O的含量測定
①稱取產品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加熱至近沸；
②在不斷攪拌下，向①所得溶液逐滴加入熱的0.100 mol·L－1 H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分鐘，經過濾、洗滌、烘干等步驟，稱量白色固體，質量為0.466 0 g。
回答下列問題：
(1)Ⅰ是制取________氣體的裝置，在試劑a過量并微熱時，發生主要反應的化學方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Ⅱ中b儀器的作用是___________________________________________________________；
Ⅲ中的試劑應選用________________。
(3)在沉淀過程中，某同學在加入一定量熱的H2SO4溶液后，認為沉淀已經完全，判斷沉淀已完全的方法是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)沉淀過程中需加入過量的H2SO4溶液，原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在過濾操作中，下列儀器不需要用到的是______(填名稱)。
答案：(1)HCl　H2SO4(濃)＋NaClNaHSO4＋HCl↑
(2)防止Ⅱ中溶液倒吸　CuSO4溶液
(3)靜置，取上層清液于一潔凈試管中，繼續滴加硫酸溶液，無白色沉淀生成，則已沉淀完全
(4)使鋇離子沉淀完全
(5)錐形瓶
解析：(1)裝置Ⅰ為濃硫酸和氯化鈉共熱制取HCl氣體的裝置，發生主要反應的化學方程式為H2SO4(濃)＋NaClNaHSO4＋HCl↑。(2)氯化氫極易溶于水，裝置Ⅱ中b儀器的作用是防止倒吸；裝置Ⅱ中氯化氫與BaS溶液反應生成H2S，H2S有毒，對環境有污染，裝置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。(3)硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，因此判斷沉淀已完全的方法是靜置，取上層清液于一潔凈試管中，繼續滴加硫酸溶液，無白色沉淀生成，則已沉淀完全。(4)為了使鋇離子沉淀完全，沉淀過程中需加入過量的硫酸溶液。(5)過濾用到的儀器有：鐵架臺、燒杯、漏斗、玻璃棒，用不到錐形瓶。
2．(25分)硫酸亞鐵在印染、醫藥、化肥等多個行業有廣泛應用。某學習小組對硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的熱分解產物進行探究。回答下列問題：
(1)裝置A中石棉絨的作用為____________________________________________________；
裝置D中的儀器名稱為________________。
(2)按氣流方向，上述裝置合理的連接順序為a→g→f→____→____→____→____→h(填裝置口小寫字母)。
(3)該小組同學按上述順序連接各裝置并進行實驗，請為他們補全表格：
裝置編號 填裝試劑 實驗現象 實驗結論
A FeSO4·7H2O 綠色固體逐漸變為紅色粉末
B ①________ ②________ 分解產物中含有SO2
C BaCl2溶液 產生白色沉淀 ③________
D 無水CuSO4 粉末 白色固體逐漸變為藍色 分解產物中含有水蒸氣
E ④________
(4)硫酸亞鐵晶體分解的化學方程式為_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)設計實驗證明A中得到的紅色粉末不含＋2價鐵元素：_____________________________
________________________________________________________________________(簡述實驗操作及現象)。
答案：(1)防止固體粉末堵塞導管　(球形)干燥管　(2)e　d　c　b　
(3)①品紅溶液　②溶液由紅色褪為無色　③分解產物中含有SO3　④NaOH溶液
(4)2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑　
(5)取實驗后反應管中少量固體，溶于稀鹽酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不產生藍色沉淀(用硫酸溶解，酸性高錳酸鉀檢驗Fe2＋也可以)
解析：裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解的裝置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，裝置B盛放品紅溶液，可以檢驗SO2，裝置C盛放BaCl2溶液，可以檢驗SO3，裝置D中為無水CuSO4粉末，可以檢驗水蒸氣，裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理。(1)裝置A中石棉絨可以防止固體粉末堵塞導管，裝置D中的儀器為球形干燥管；(2)生成物應該先檢驗水蒸氣，再檢驗SO3，最后檢驗SO2，因為檢驗SO2和SO3時都有水溶液，會帶出水蒸氣，SO3極易溶于水且和水反應，所以連接順序為a→g→f→e→d→c→b→h；(3)硫酸亞鐵晶體煅燒后由綠色固體逐漸變為紅色粉末，說明生成了Fe2O3；品紅溶液褪色，說明分解產物中含有SO2；BaCl2溶液產生白色沉淀，說明分解產物中含有SO3；無水CuSO4粉末由白色固體逐漸變為藍色，說明分解產物中含有水蒸氣；裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理；(4)硫酸亞鐵晶體煅燒得到紅色固體為氧化鐵，同時生成二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣，分解的化學方程式為2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO3↑＋SO2↑＋14H2O↑；(5)證明A中得到的紅色粉末不含＋2價鐵元素，需要取實驗后反應管中少量固體，溶于稀鹽酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，無藍色沉淀生成，證明A中得到的紅色粉末不含＋2價的鐵元素。
3．(23分)(2023·山東日照模擬)乙醇酸鈉(HOCH2COONa)又稱羥基乙酸鈉，它是一種有機原料，其相對分子質量為98。羥基乙酸鈉易溶于熱水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有機溶劑。實驗室擬用氯乙酸(ClCH2COOH)和NaOH溶液制備少量羥基乙酸鈉，此反應為劇烈的放熱反應。具體實驗步驟如下：
步驟1：向如圖所示裝置的三頸燒瓶中，加入132.3 g氯乙酸、50 mL水，攪拌。逐步加入40% NaOH溶液，在95 ℃繼續攪拌反應2小時，反應過程控制 pH約為9至10之間。
步驟2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量熱水，操作1，濾液冷卻至15 ℃，過濾得粗產品。
步驟3：粗產品溶解于適量熱水中，加活性炭脫色，操作2，分離掉活性炭。
步驟4：將去除活性炭后的溶液加到適量乙醇中，操作3，過濾、干燥，得到羥基乙酸鈉。
請回答下列問題：
(1)步驟1中，發生反應的化學方程式是__________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)步驟2中，三頸燒瓶中如果忘加磁轉子該如何操作：_________________________
________________________________________________________________________。
(3)步驟4中，得到純凈羥基乙酸鈉1.1 mol，則實驗產率為________%(結果保留1位小數)。
答案：(1)ClCH2COOH＋2NaOH
HOCH2COONa＋NaCl＋H2O　
(2)待溶液冷卻后補加磁轉子　(3)78.6
解析：(3)132.3 g氯乙酸(ClCH2COOH)的物質的量為＝1.4 mol，根據ClCH2COOH～HOCH2COONa可知，理論上可以生成1.4 mol羥基乙酸鈉，步驟4中，得到純凈羥基乙酸鈉1.1 mol，則實驗產率為×100%≈78.6%。
4．(27分)席夫堿在有機合成、液晶材料、植物生長調節等多個領域有重要用途。學習小組在實驗室中探究由對甲基苯胺()與苯甲醛()在酸催化下制備對甲基苯胺縮苯甲醛席夫堿(，M＝195 g·mol－1)，有關信息和裝置分別如表格和圖像所示。
物質 相對分子質量 密度/(g·cm－3) 熔點/℃ 沸點/℃ 溶解性
對甲基苯胺 107 0.96 44 200 微溶于水，易溶于乙醇
乙醇 46 0.78 －114 78 溶于水
苯甲醛 106 1.0 －26 179 微溶于水，與乙醇互溶
回答下列問題：
(1)實驗步驟
①按圖安裝好制備裝置，檢查裝置的氣密性。向A中加入6.0 g對甲基苯胺、5.0 mL苯甲醛、50 mL乙醇和適量乙酸。其中分水器可接收并分離生成的水。乙醇的作用為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②控制反應溫度為50 ℃，加熱回流至反應結束，合適的加熱方式為__________
______________________________________________________________；
A中發生的主要反應的化學方程式為______________________________________
________________________________________________________________________；
能說明反應結束的實驗現象為_____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)純化產品
①按圖安裝好水蒸氣蒸餾裝置，檢查裝置的氣密性。將A中反應后余液轉移至D中，在C中加入適量水，進行蒸餾，將產品中的乙醇、對甲基苯胺和苯甲醛蒸出。玻璃管a的作用為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
儀器b的名稱為________。
②蒸餾操作結束后，需先打開止水夾再停止加熱的原因為_______________________________
________________________________________________________________________。
③實驗后將裝置D中固體洗滌、干燥后，進一步通過________(填操作名稱)純化后，得到純品6.0 g。本實驗的產品產率為________(保留三位有效數字)。
答案：(1)①作溶劑，使反應物充分混合　
②水浴加熱　NH2＋CHO＋H2O　分水器中水不再增加
(2)①平衡壓強，檢驗固體產品是否堵塞導管　牛角管　②防止裝置D中液體倒吸入裝置C中　③重結晶　65.2%
解析：(2)③晶體經重結晶后可進一步純化；5.0 mL苯甲醛的質量為1.0×5.0 g＝5 g，對甲基苯胺過量，按苯甲醛的量計算。由關系式：
苯甲醛　～　對甲基苯胺縮苯甲醛席夫堿
106 g　　　　195 g
5 g　　　　　m
可知理論上制得產品的質量為m≈9.198 g，產率為×100%≈65.2%。

展開更多......

收起↑