《新高考化学三轮冲刺大题优练3 有机制备类实验设计（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考化学三轮冲刺大题优练3 有机制备类实验设计（含解析）（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有机制备类实验设计大题优练3优选例题例：己二酸()是一种重要的化工原料和合成中间体。某实验小组以钨磷酸为催化剂，开展绿色氧化合成己二酸的实验探究。I催化剂钨磷酸晶体()的制备实验流程如下：(1)乙醚的作用为_，操作所需的玻璃仪器除烧杯外还有_。(2)水层中的物质有大量和少量，步骤中发生反应的化学方程式是_。II己二酸的合成向三颈烧瓶中加入0.10g钨磷酸催化剂和30mL 30%双氧水，在室温下搅拌5min，然后加入5.0mL试剂X，在100左右回流反应3h，得到溶液A。(3)环己烯、环己醇、环己酮均可被双氧水氧化成己二酸。仅从所需双氧水理论用量的角度看，试剂X的最佳选择是_(填序号)。A环己烯
2、() B环己醇() C环己酮()(4)在实际操作中，双氧水的实际用量通常要大于理论用量，原因是_。(5)如图是己二酸的浓度与温度关系曲线图。介稳区表示己二酸溶液处于饱和状态，稳定区表示己二酸溶液处于_状态。实验室常根据直线EHI从溶液A获取己二酸晶体，对应的实验操作为_，过滤。III己二酸的纯度测定(6)取0.2g己二酸晶体样品于锥形瓶中，加水溶解，滴加2滴酚酞试液，用溶液滴定；平行滴定3次，溶液的平均用量为V mL，则己二酸纯度为_。(己二酸化学式量为146)【答案】（1）萃取剂，将钨磷酸转移至乙醚中 分液漏斗 （2） （3） C （4） 双氧水不稳定，易分解 （5） 不饱和 恒温蒸发结晶
3、（6） 【解析】热水溶解Na2WO4、Na2HPO4，加入浓盐酸，小火加热，反应生成H3PW12O40，加入乙醚，萃取H3PW12O40，分液得到H3PW12O40的乙醚溶液，再进行水浴加热，冷却结晶，可得到H3PW12O40。(1)由题意，加入乙醚后进行分液操作，分出水层和油层，因此乙醚作用为萃取钨磷酸；操作I为分液操作，所需的玻璃仪器除烧杯外还需要分液漏斗；(2)从流程图中及产物可知，参加反应的物质有Na2WO4、Na2HPO4、HCl，产物中有H3PW12O40可得化学方程式为；(3)由于存在如下关系式：1mol环己烯4mol双氧水1mol己二酸，1mol环己醇4mol双氧水1mol己二
4、酸，1mol环己酮3mol双氧水1mol己二酸，因此，生产等物质的量的己二酸时环己酮消耗的双氧水最少，因此最佳选择为C；(4)双氧水受热容易分解，题中反应温度为100，此温度下双氧水容易分解而损失，因此实际用量偏大；(5)介稳区表示己二酸溶液处于饱和状态，稳定区应表示己二酸溶液处于不饱和状态，己二酸溶液稳定存在，不会有晶体析出；实验室常根据直线EHI从溶液A获取己二酸晶体，对应的实验操作为恒温蒸发结晶，过滤；(6)二者反应，存在关系式：己二酸2NaOH，则己二酸物质的量为，质量为，则己二酸纯度为。模拟优练1某科学小组制备硝基苯的实验装置如下，有关数据列如下表。已知存在的主要副反应有：在温度稍高
5、的情况下会生成间二硝基苯。物质熔点/沸点/密度/g.cm1溶解性苯5.5800.88微溶于水硝基苯5.7210.91.205难溶于水间二硝基苯893011.57微溶于水浓硝酸831.4易溶于水浓硫酸3381.84易溶于水实验步骤如下：取100mL烧杯，用20mL浓硫酸与足量浓硝酸配制混和酸，将混合酸小心加入B中。把18mL(15.84g)苯加入A中。向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀。在5060下发生反应，直至反应结束。将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5 NaOH溶液和水洗涤。分出的产物加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，弃去CaCl2，进行蒸馏纯化，收集2052
6、10馏分，得到纯硝基苯18g。回答下列问题：(1)图中装置C的作用是_。(2)制备硝基苯的化学方程式_。(3)叙述配制混合酸操作：_。(4)为了使反应在5060下进行，常用的方法是_。反应结束并冷却至室温后A中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是_(用化学方程式说明)，除去该有色物质选择的试剂是_，分离提纯的方法为_，涉及的离子方程式为_。(5)在洗涤操作中，第二次水洗的作用是_。(6)在蒸馏纯化过程中，因硝基苯的沸点高于140，应选用空气冷凝管，不选用水直形冷凝管的原因是_。(7)本实验所得到的硝基苯产率是_。【答案】（1）冷凝回流 （2） +HO-NO2+H2O （3） 取100mL烧
7、杯，将浓硫酸缓缓加入到浓硝酸中，边加边用玻璃杯搅拌 （4） 水浴加热 4HNO3=4NO2+O2+2H2O 氢氧化钠溶液 分液 NO2+2OH=NO+NO+H2O （5） 洗去残留的NaOH及生成的钠盐 （6） 防止直形冷凝管通水冷却导致玻璃温差大而炸裂 （7） 72% 【解析】苯和硝酸在浓硫酸的作用下，可制得硝基苯，该实验中涉及各种物质的除杂及分离，注意分析溶液的特点进行除杂方法的选取。(1)由仪器结构特征可知，装置C为球形冷凝管，苯与浓硝酸都以挥发，C起冷凝回流作用；(2)制备硝基苯的化学方程式为：+HO-NO2+H2O；(3)浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，如将浓硝酸加入浓硫酸中，硝酸
8、的密度小于浓硫酸，会导致液体溅出，故配制混酸的操作为：取100mL烧杯，将浓硫酸缓缓加入到浓硝酸中，边加边用玻璃杯搅拌；(4)反应在5060下进行，低于水的沸点，可以利用水浴加热，受热均匀，便于控制温度；浓硝酸受热易分解：4HNO3=4NO2+O2+2H2O，溶有二氧化氮或硝酸等杂志而呈黄色；加入氢氧化钠溶液即可吸收二氧化氮，发生反应：NO2+2OH=NO+NO+H2O；硝基苯与混合溶液不互溶，分层，故采用分液的方法进行提纯；故答案为：水浴加热；4HNO3=4NO2+O2+2H2O；氢氧化钠溶液；分液；NO2+2OH=NO+NO+H2O；(5)先用水洗除去浓硫酸、硝酸，再用氢氧化钠除去溶解的少
9、量酸，最后水洗除去残留的NaOH及生成的盐；(6)直形冷凝管通常需要通入冷凝水，以免直形冷凝管通水冷却时导致温差过大而发生炸裂，选用空气冷凝管，不选用直形冷凝管；故答案为：防止直形冷凝管通水冷却导致玻璃温差大而炸裂；(7)苯完全反应生成硝基苯的理论产量为15.84g，故硝基苯的产率为18g(15.84g)100%=72%。2甲醛(HCHO)，无色气体，易溶于水，有特殊的刺激气味，对人眼、鼻等有刺激作用。40%甲醛溶液沸点为96，易挥发。甲醛在碱性溶液中具有极强的还原性。为探究过量甲醛和新制Cu(OH)2反应的产物成分，进行如下研究：（1）在下图装置中进行实验，向a中加入0.5molL1 CuS
10、O4溶液50mL和5molL1 NaOH溶液100mL，振荡，再加入40%的甲醛溶液40mL，缓慢加热a，在65时回流20分钟后冷却至室温。反应过程中观察到有棕色固体生成，最后变成红色，并有气体产生。仪器b的名称是_。仪器c的作用为_。能说明甲醛具有还原性的实验现象是_。（2）查阅资料发现气体产物是副反应产生的。为确认气体产物中含H2不含CO，将装置A和如下图所示的装置连接后进行实验。依次连接的合理顺序为：AB_G。装置B的作用是_。确认气体产物中含H2而不含CO的现象是_。（3）已知：。证明a中甲醛的碳元素未被氧化成+4价的实验方案为：取少量a中反应后的清液，_，则说明甲醛的碳元素未被氧化成
11、+4价。（4）为研究红色固体产物的组成，进行如下实验(以下每步均充分反应)：已知：Cu2OCu(NH3)4+(无色)Cu(NH3)42+(蓝色)2Cu+8NH3H2O+O2=2Cu(NH3)42+4OH+6H2O通过上述实验，可以得出红色固体产物主要是_。【答案】（1）（恒压）滴液漏斗 冷凝回流 A中出现红色物质 （2） EFDC 吸收甲醛蒸气，防止其干扰后续检验 F中颜色由黑变红，D中变蓝，C中澄清石灰水不变浑浊 （3） 滴入过量的浓盐酸，未见气泡产生 （4） Cu2O和Cu 【解析】(1)仪器b为(恒压)滴液漏斗；仪器c为球形冷凝管，主要是冷凝回流反应物，故答案为：冷凝回流；能说明甲醛具有
12、还原性的实验现象是和新制氢氧化铜加热反应生成氧化亚铜红色沉淀A中出现红色物质(或A中出现棕色物质)，故答案为：A中出现红色物质(或A中出现棕色物质)；(2)为确认气体产物中含H2不含CO，装置A连接装置B除去甲醛，防止干扰后续实验验证，利用装置E吸收水蒸气，通过装置F中氧化铜加热反应，利用装置D中无水硫酸铜检验是否生成水蒸气，装置C中澄清石灰水检验是否生成二氧化碳验证气体中是否含一氧化碳，通过装置G收集剩余气体，依次连接的合理顺序为ABEFDCG，故答案为：EFDC；装置B的作用是吸收甲醛蒸气，防止其干扰后续检验；F中颜色由黑变红，D中无水硫酸铜变蓝，说明生成了水蒸气，原气体中含有氢气，C中澄
13、清石灰水不变浑浊，说明没有生成二氧化碳，说明气体产物中不含CO；(3)甲醛被氧化为甲酸，甲酸被氧化为碳酸，若碱溶液中甲醛被氧化生成碳酸盐，加入浓盐酸会生成二氧化碳气体，设计实验证明a中甲醛的碳元素未被氧化成+4价的方法为：取少量a中反应后的清液，滴入过量的浓盐酸，未见气泡产生，说明甲醛的碳元素未被氧化成+4价，故答案为：滴入过量的浓盐酸，未见气泡产生；(4)红色固体与浓氨水混合，得到无色溶液，在空气中变化为蓝色，说明含有Cu2O；剩余固体中加入浓氨水并摇动锥形瓶得深蓝色溶液是铜、氧气和一水合氨溶液反应生成深蓝色络离子，说明含有铜，因此红色固体产物主要是Cu2O和Cu，故答案为：Cu2O和Cu。32硝基1，3苯二酚由间苯二酚先磺化，再硝化，后去磺酸基生成。原理如下：部分物质的相关性质如下：名称相对分子质量性状熔点/水溶性(常温)间苯二酚110白色针状晶体110.7易溶2硝基1，3苯二酚155桔红色针状晶体87.8难溶制备过程如下：第
