高考化学大题:无机物制备实验题(附详解).docx
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- 高考 化学 无机物 制备 实验 详解
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1、 2020届福建高三化学大题练届福建高三化学大题练 无机物制备实验题无机物制备实验题 一、简答题(本大题共 12 小题) 1. 次硫酸氢钠甲醛(NaHSO2HCHO2H2O) 俗称吊白块,在印染、医药以及原子能 工业中应用广泛实验室以 Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料,通过以下反应制 得:SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3 NaHSO3+Zn+HCHO+3H2O=NaHSO2HCHO2H2O+Zn(OH)2 已知:次硫酸氢钠甲醛易溶于水,微溶于乙醇,具有强还原性,且在 120以上发 生分解; 实验步骤如下: 步骤 1:在三颈烧瓶中加入一定量 Na2SO3和水,搅拌溶解,缓慢
2、通入 SO2,至溶液 pH 约为 4,制得 NaHSO3溶液 步骤 2:将装置 A中导气管换成橡皮塞向三颈烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量 37%甲醛溶液,在 8090下,反应约 3h趁热过滤,温水洗涤 步骤 3: 将滤液真空蒸发浓缩,冷却结晶,过滤; 往滤液中加入适量乙醇,析出晶体,过滤; 合并滤渣,乙醇洗涤,干燥得到产品 请回答下列问题: (1)仪器 C的名称 _ (2)装置 A中多孔球泡的作用是 _ ,装置 B 的作用是 _ (3)步骤 2中,反应生成的 Zn(OH)2 会覆盖在锌粉表面阻止反应进行,防止 该现象发生的措施是 _ ; 步骤 2中,应采用何种加热方式 _ ; 趁热过滤的目的是
3、 _ (4)步骤 3的中不在敞口容器中蒸发浓缩的原因是 _ ; 步骤 3 的中加入乙醇,有晶体析出的原因是 _ 2. Fridel-Crafts 反应:ArH+RX无水 AlCl3ArR+HX;H0(Ar 表示苯基)是向苯环上 引入烷基方法之一 某化学兴趣小组在实验室先利用叔丁醇与盐酸反应制得叔丁基 氯(沸点 50.7),再利用 Fridel-Crafts 反应制备对叔丁基苯酚(熔点 99)反 应流程如图所示: (1)分液用到的主要仪器是_ (2) 对有机层依次用饱和碳酸氢钠和蒸馏水洗涤, 饱和碳酸氢钠的作用是_ 通过_操作可将叔丁基氯粗产物转化为较为纯净的叔丁基氯 (3)写出本实验中反应的化
4、学方程式:_ 该反应用冷水浴控制适当温度,其原因是_ (4)对叔丁基苯酚有时候呈现紫色,原因可能是_ 3. 乙醇在浓硫酸的作用下,加热到 170时生成乙烯某实 验小组同学根据此反应设计了如图装置制取乙烯 请回答: (1)仪器 A的名称是_ (2)收集乙烯的方法是_ (3)加热前烧瓶中应加入碎瓷片,其目的是_ (4)该反应的化学方程式为_,反应类型是_ (填序号)a加成反应 b消去反应 (5) 将生成的乙烯通入高锰酸钾酸性溶液中, 观察到的现象是_ (填序号) a溶液紫色褪去 b没有明显现象 4. 苯甲酸是一种重要的化工原料实验室合成苯甲酸的原理(图 1)、有关数据及装 置示意图(图 2)如下:
5、 名称 性状 熔点() 沸点() 密度(g/mL) 溶解 性 水 乙 醇 甲苯 无色液体易燃易挥 发 -95 110.6 0.8669 不 溶 互 溶 苯甲酸 白色片状或针状晶 体 112.4 (100左右升华) 248 1.2659 微 溶 易 溶 苯甲酸在水中的溶解度如表: 温度/ 4 18 75 溶解度/g 0.2 0.3 2.2 某学习小组在实验室制备、 分离、 提纯苯甲酸, 并测定所得样品的纯度, 步骤如下: 一、制备苯甲酸 在三颈烧瓶中加入 2.7mL甲苯、100mL水和 23 片碎瓷片,开动电动搅拌器,a 中通入流动水,在石棉网上加热至沸腾,然后分批加入 8.5g高锰酸钾,继续搅
6、拌 约 45h,直到甲苯层几乎近于消失、回流液不再出现油珠,停止加热和搅拌,静 置 二、分离提纯 在反应混合物中加入一定量草酸(H2C2O4)充分反应,过滤、洗涤,将滤液放在冰 水浴中 冷却, 然后用浓盐酸酸化, 苯甲酸全部析出后减压过滤, 将沉淀物用少量冷水洗涤, 挤压去水分后放在沸水浴上干燥,得到粗产品 三、测定纯度 称取 mg 产品,配成 100.00mL乙醇溶液,移取 25.00mL溶液于锥形瓶,滴加 23 滴酚酞,然后用标准浓度 KOH 溶液滴定 请回答下列问题: (1)装置 a 的名称是_,其作用为_ (2)甲苯被高锰酸钾氧化的原理为: 请完成并配平该化学方程式 (3)分离提纯过程
7、中加入的草酸是一种二元弱酸,反应过程中有酸式盐和无色气 体生成加入草酸的作用是_, 请用离子方程式表示反应原理_ (4)产品减压过滤时用冷水洗涤的原因是_ (5)要将粗产品进一步提纯,最好选用下列_操作(选填字母) A、溶于水后过滤 B、溶于乙醇后蒸馏 C、用甲苯萃取后分液 D、升华 (6)测定纯度步骤中,滴定终点溶液的颜色变化是_ 若 m=1.2000g,滴定时用去 0.1200molL-1标准 KOH溶液 20.00mL,则所得产品中 苯甲酸的质量分数为_ 5. 对氯苯甲酸(分子式为 C7H5ClO2)是一种可重点开发的药物中间体它可用于有 机化工原料和农药的生产,同时还可用于非甾族消炎镇
8、痛药物及染料的合成等某 校研究性学习小组同学决定利用下表所示反应及装置在实验室里制备对氯苯甲酸 反应原理 实验装置 实验步骤 (1) (2) 在规格为 250mL的仪器A中加入一定 量的催化剂(易溶于有机溶剂)、适量 KMnO4、100mL水; 安装好仪器,在滴液漏斗中加入 6.00mL对氯甲苯, 在温度为93左右时, 逐滴滴入对氯甲苯; 控制温度在 93左右,反应 2h,趁热 过滤,将滤渣用热水洗涤,使洗涤液与 滤液合并,加入稀硫酸酸化,加热浓缩, 冷却; 再次过滤,将滤渣用冷水进行洗涤, 干燥后称得其质量为 7.19g 已知:实验室中常用氯甲苯制取对氯苯甲酸;常温条件下的有关数据如下表所示
9、: 相对分子质量 熔点/ 沸点/ 密度/gcm-3 颜色 水溶性 对氯甲苯 126.5 7.5 162 1.07 无色 难溶 对氯苯甲酸 156.5 243 275 1.54 白色 微溶 对氯苯甲酸钾 属于可溶性盐 请根据以上信息,回答下列问题: (1)仪器 B的名称是_ (2)实验时,仪器 B需充满冷水,则进水口为_(填“a”或“b”) (3)量取 6.00mL对氯甲苯应选用的仪器是_ A.10mL量筒 B.50mL容量瓶 C.25mL酸式滴定管 D.25mL碱式滴定管 (4)控制温度为 93左右,通常采用的方法是_ (5)实验过程中第一次过滤后滤渣的主要成分是_(填化学式),使用热水 洗涤
10、该滤渣的目的是_;向滤液中加入稀硫酸酸化,可观察到的实验现象是 _ (6)第二次过滤所得滤渣要用冷水进行洗涤,其原因是_ (7)本实验所得到的对氯苯甲酸的产率是_ 6. 苯甲酸应用广泛实验室用甲苯的氧化制备苯甲酸,反应原理: 3CH3+6KMnO43COOK+6MnO2+3KOH+3H2O COOK+HClCOOH+KCl 反应试剂、产物的物理常数: 名称 相对分子 质量 性状 熔点/ 沸点/ 密度 /gcm-3 溶解度 水 乙 醇 乙 醚 甲苯 92 无色液体易燃易挥发 -95 110.6 0.8669 不 溶 易 溶 易 溶 苯甲酸 122 白色片状或针状晶体 122.4 248 1.26
11、59 微 溶 易 溶 易 溶 主要实验装置和流程如下(加热装置等略去): 实验方法: 一定量的甲苯和 KMnO4溶液置于图 1 装置中,在 90时,反应一段时间,然后按 如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯 (1)无色液体 A的结构简式为 _ ,操作为 _ (2)如果水层呈紫色,要先加亚硫酸氢钾,然后再加入浓盐酸酸化,加亚硫酸氢 钾的目的是 _ (3)下列关于仪器的组装或者使用正确的是 _ A图 2 是抽滤,容器 B可以省略 B安装电动搅拌器时,搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触 C图 1回流搅拌装置应采用直接加热的方法 D图 2 中仪器 A是布氏漏斗 (4)除去残留在苯甲酸中的甲苯应
12、先加入 _ ,分液,水层再加入 _ , 然后抽滤,干燥即可得到苯甲酸 (5)证明白色固体 B是纯净物 _ (6)证明苯甲酸是弱酸 _ 7. 某学习小组探究溴乙烷的消去反应并验证产物 实验原理:CH3CH2Br+NaOH CH2=CH2+NaBr+H2O 实验过程:组装如图 1 所示装置,检查装置气密性,向烧瓶 中注入 10mL溴乙烷和 15mL饱和氢氧化钠乙醇溶液, 微热, 观察实验现象一段时间后,观察到酸性 KMnO4溶液颜色 褪去 (1) 甲同学认为酸性 KMnO4溶液颜色褪去说明溴乙烷发生 了消去反应,生成了乙烯;而乙同学却认为甲同学的说法不 严谨,请说明原因:_ (2) 丙同学认为只要
13、对实验装置进行适当改进, 即可避免对乙烯气体检验的干扰, 改进方法:_ 改进实验装置后,再次进行实验,却又发现小试管中溶液颜色褪色不明显该小组 再次查阅资料,对实验进行进一步的改进 资料一:溴乙烷于 55时,在饱和氢氧化钠的乙醇溶液中发生取代反应的产物的 百分比为 99%,而消去反应产物仅为 1% 资料二:溴乙烷发生消去反应比较适宜的反应温度为 90110,在该范围,温 度越高,产生乙烯的速率越快 资料三:溴乙烷的沸点:38.2 (3)结合资料一、二可知,丙同学改进实验装置后,溶液颜色褪色不明显的原因 可能是_,此时发生反应的化学方程式为:_ (4)结合资料二、三,你认为还应该在实验装置中增加
14、的两种仪器是 _ 8. 苯甲酸是一种重要的化工原料 实验室合成苯甲酸的原理、 有关数据及装置示意图如下: 名称 性状 熔点() 沸点() 密度(g/mL) 溶解 性 水 乙 醇 甲苯 无色液体易燃易挥 发 -95 110.6 0.8669 不 溶 互 溶 苯甲酸 白色片状或针状晶 体 112.4 (100左右升华) 248 1.2659 微 溶 易 溶 苯甲酸在水中的溶解度如表: 温度/ 4 18 75 溶解度/g 0.2 0.3 2.2 某学习小组在实验室制备、 分离、 提纯苯甲酸, 并测定所得样品的纯度, 步骤如下: 一制备苯甲酸在三颈烧瓶中加入 2.7mL甲苯、100mL水和 23 片碎
15、瓷片,开动电 动搅拌器, a中通入流动水, 在石棉网上加热至沸腾, 然后分批加入 8.5g高锰酸钾, 继续搅拌约 45h,直到甲苯层几乎近于消失、回流液不再出现油珠,停止加热和 搅拌,静置 二分离提纯 在反应混合物中加入一定量草酸(H2C2O4)充分反应,过滤、洗涤,将滤液放在冰 水浴中 冷却, 然后用浓盐酸酸化, 苯甲酸全部析出后减压过滤, 将沉淀物用少量冷水洗涤, 挤压去水分后放在沸水浴上干燥,得到粗产品 三测定纯度 称取 mg 产品,配成 100.00mL乙醇溶液,移取 25.00mL溶液于锥形瓶,滴加 23 滴酚酞,然后用标准浓度 KOH 溶液滴定 请回答下列问题: (1)装置 a 的
16、名称是 _ ,其作用为 _ (2)甲苯被高锰酸钾氧化的原理为: , 请完成并配平该化学方程式 (3)分离提纯过程中加入的草酸是一种二元弱酸,反应过程中有酸式盐和无色气 体生成加入草酸的作用是 _ ,请用离子方程式表示反应原理 _ (4)产品减压过滤时用冷水洗涤的原因是 _ (5)要将粗产品进一步提纯,最好选用下列 _ 操作(选填字母) A、溶于水后过滤 B、溶于乙醇后蒸馏 C、用甲苯萃取后分液 D、升华 (6)测定纯度步骤中,滴定终点溶液的颜色变化是 _ 若 m=1.2000g,滴定时用去 0.1200molL-1标准 KOH溶液 20.00mL,则所得产品中 苯甲酸的质量分数为 _ 9. 溴
17、苯是一种化工原料, 实验室合成溴苯及检验溴与苯发 生了取代反应的装置示意图及有关数据如下: 回答下列问题: (1)仪器 d的名称 _ (2)在 a 中加入 15mL苯和少量铁屑b 中加入 4.0mL 液态溴为了验证苯与溴发生了取代反应,则 B 锥形瓶 中应加入的试剂名称是 _ ,通过 b向 a中滴入液溴时,B锥形瓶中有白雾产 生,这是因为生产了 _ 气体;同时还可观察到 _ 的现象,CCl4的作用 _ (3)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯: 通过 c向 a中加入 10mL水, 然后过滤除去未反应的铁屑; 加水的作用 _ 滤液依次用 10mL水、8mL10%的 NaOH 溶液、10mL水洗涤后
18、静置分液第二 次用水洗涤的作用是 _ ;分液时 _ (填序号) A直接将溴苯从分液漏斗上口倒出 B直接将溴苯从分液漏斗下口放出 C先将水层从分液漏斗的下口放出,再将溴苯从下口放出 D先将水层从分液漏斗的下口放出,再将溴苯从上口倒出 (4)经以上分离操作后,通过蒸馏进一步提纯粗溴苯的过程中不需要用到的仪器 有 _ (填正确答案标号) A蒸馏烧瓶 B温度计 C吸滤瓶 D球形冷凝管 E接 收器 (5)粗溴苯经分离提纯后得纯溴苯为 3.9g,则溴苯产率是 _ (取整数) 项目 苯 溴 溴苯 密度/gcm-3 0.88 3.10 1.50 沸点/ C 80 59 156 水中溶解度 微溶 微溶 微溶 1
19、0. “酒是陈的香”,就是因为酒在储存过程中生成了有香 味的乙酸乙酯,在实验室我们也可以用如图所示的装置 制取乙酸乙酯回答下列问题: (1)写出制取乙酸乙酯的化学反应方程式 _ ; (2)浓硫酸的作用是: _ ; _ ; (3)饱和碳酸钠溶液的主要作用是 _ ; (4)装置中通蒸气的导管要插在饱和碳酸钠溶液的液面上,不能插入溶液中,目 的是防止 _ (5)若要把制得的乙酸乙酯分离出来,应采用的实验操作是 _ 11. 乙醇的沸点是 78,能与水以任意比例混溶乙醚的沸点为 34.6,难溶于水, 在饱和 Na2CO3溶液中几乎不溶,乙醚极易燃烧实验室制乙醚的反应原理是: 2CH3CH2OHCH3CH
20、2OCHCH3+H2O (1) 图甲和乙是两套实验室制乙醚的装置, 选装置_最合适, 理由是_ (2)反应液中应加入沸石,其作用是_ (3)反应中温度计水银球的位置是_ (4)用装置乙制得的乙醚中可能含有大量的杂质,这杂质是_,除去这种杂 质的简易方法是_ (5)如果温度太高将会有乙烯生成,该反应的化学方程式是_,反应类型是 _ 12. 对叔丁基苯酚工业用途广泛,可用 于生产油溶性酚醛树脂、稳定剂和香料等实验室以苯酚、叔丁 基氯(CH3)3CCl等为原料制备对叔丁基苯酚实验步骤如下: 反应物和产物的相关数据列表如下: 步骤 1:组装仪器,用量筒量取 2.2mL叔丁基氯(过量),称取 1.6g
21、苯酚,搅拌使 苯酚完全溶解,并装入滴液漏斗 步骤 2:向 X中加入少量无水 AlCl3固体作催化剂,打开滴液漏斗旋塞,迅速有气 体放出 步骤 3:反应缓和后,向 X中加入 8mL水和 1mL浓盐酸,即有白色固体析出 步骤 4:抽滤得到白色固体,洗涤,得到粗产物,用石油醚重结晶,得对叔丁基苯 酚 1.8g (1)仪器 X的名称为_ (2)步骤 2中发生主要反应的化学方程式为_该反应过于激烈,放出大量 热,常使实验的产率降低,可能的原因是_ (3)图中倒扣漏斗的作用是_苯酚有腐蚀性,能使蛋白质变性,若其溶液 沾到皮肤上可用_洗涤 (4)在取用苯酚时发现苯酚冻结在试剂瓶中,可采取的措施为_ (5)下
22、列仪器在使用前必须检查是否漏液的是_(填选项字母) A量筒 B容量瓶 C滴定管 D分液漏斗 E长颈漏斗 (6)本实验中,对叔丁基苯酚的产率为_(请保留三位有效数字) 答案和解析答案和解析 1.【答案】冷凝管;增大二氧化硫气体和 Na2SO3液体的接触面积,加快反应速度;吸 收未反应的二氧化硫,防止污染空气并阻止空气进入装置 A;搅拌;水浴加热;除去多 余的锌粉和生成的氢氧化锌,防止硫酸氢钠甲醛冷却结晶,造成损失;防止产物被空气 氧化;加入乙醇降低了次硫酸氢钠甲醛的溶解度,从而析出晶体 【解析】解:(1)根据装置图可知仪器 C的名称为冷凝管, 故答案为:冷凝管; (2) 多孔球泡可增大二氧化硫气
23、体和 Na2SO3液体的接触面积, 加快反应速度, 装置 B 是 尾气吸收装置,倒置的漏斗可以防倒吸,所以装置 B 的作用是吸收未反应的二氧化硫, 防止污染空气并阻止空气进入装置 A, 故答案为:增大二氧化硫气体和 Na2SO3液体的接触面积,加快反应速度;吸收未反应 的二氧化硫,防止污染空气并阻止空气进入装置 A; (3)防止 Zn(OH)2 覆盖在锌粉表面阻止反应进行,可以通过搅拌的方法, 故答案为:搅拌; 根据次硫酸氢钠甲醛的分解温度应选择水浴加热,水浴加热均匀,且容易控制, 故答案为:水浴加热; 过滤的目的是除去锌粉和生成的氢氧化锌, 同时要防止次硫酸氢钠甲醛从溶液中析出, 所以要趁热
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