第38講物質制備的實驗探究復習目標1．掌握常見物質的實驗室制法(包括所用試劑、反應原理、儀器和收集方法等)；2.根據(jù)化學實驗目的和要求，能做到正確選用實驗裝置；掌握控制實驗條件的方法等?？键c一無機物的制備必備知識梳理·夯實學科基礎一、物質制備實驗的操作順序1．實驗操作順序2．加熱操作先后順序的選擇若氣體制備實驗需加熱，應先加熱氣體發(fā)生裝置，通入氣體排出裝置中的空氣后，再給實驗中需要加熱的物質加熱。其目的是：①防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；②保證產品純度，防止反應物或生成物與空氣中的物質反應。而完成實驗后，熄滅酒精燈的順序則相反。3．實驗中試劑或產物防止變質或損失(1)實驗中反應物或產物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水。(2)易揮發(fā)的液體產物要及時冷卻。(3)易揮發(fā)的液體反應物，需在反應裝置中加裝冷凝回流裝置(如長導管、豎直的干燥管、冷凝管等)。(4)注意防止倒吸的問題。4．選用儀器及連接順序二、物質(固體物質)制備的三大原則1．選擇最佳反應途徑如用鋁制取氫氧化鋁：2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑、Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O=8Al(OH)3↓＋3Na2SO4，當n(Al3+):n(AlO2-)＝1∶3時，2．選擇最佳原料如實驗室用鋁鹽溶液與堿溶液反應制取氫氧化鋁，應選用氨水，而不能選用強堿氫氧化鈉溶液；用銅鹽與堿溶液反應制取氫氧化銅，應選用氫氧化鈉溶液，而不能選用氨水(氫氧化銅可溶解在氨水中)等。3．選擇適宜操作方法如實驗室制備氫氧化亞鐵時，因氫氧化亞鐵在空氣中極易與氧氣、水反應生成氫氧化鐵，更要注意隔絕空氣。三、常用物質制備的思維流程1．固液不加熱制備氣體(1)思維流程例解明確要制備的氣體↓↓↓制備氣體原理裝置H2Zn＋H2SO4(稀)=H2↑＋ZnSO4CO2CaCO3＋2HCl=CO2↑＋CaCl2＋H2OH2SFeS＋H2SO4(稀)=H2S↑＋FeSO4NO2Cu＋4HNO3(濃)=2NO2↑＋Cu(NO3)2＋2H2ONO3Cu＋8HNO3(稀)=2NO↑＋3Cu(NO3)2＋4H2ONH3濃氨水與堿石灰(或生石灰)反應Cl22KMnO4＋16HCl(濃)=5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2OO2CH≡CHCaC2＋2H2O→CH≡CH↑＋Ca(OH)2SO2Na2SO3＋H2SO4(濃)=SO2↑＋Na2SO4＋H2OClO22NaClO3＋H2O2＋H2SO4=2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O(2)實驗儀器和操作步驟實驗儀器盛放固體反應物的容器：圓底燒瓶、二口燒瓶、三口燒瓶、平底燒瓶、大試管、錐形瓶、廣口瓶或啟普發(fā)生器。添加液體的儀器：分液漏斗(梨形、球形、筒形)，恒壓滴液漏斗，長頸漏斗操作步驟組裝儀器→檢查裝置的氣密性→添加固體試劑→滴加液體試劑→制備氣體(除雜、收集或檢驗氣體性質)2.固固加熱制氣體或固體物質受熱分解(1)思維流程例解(2)實驗儀器和操作步驟實驗儀器合適的儀器盛放固體試劑并充當反應容器(硬質試管)、熱源(酒精燈或酒精噴燈)、導氣管等操作步驟連接儀器→檢查裝置氣密性→添加固體試劑→預熱后定點(外焰)加熱3.氣固反應制目標產物(1)思維流程例解(2)實驗儀器和操作步驟實驗儀器反應容器——硬質玻璃管(或大試管)；熱源——酒精燈、酒精噴燈或管式爐等操作步驟連接儀器→檢查裝置的氣密性→添加固體反應物→用反應氣體排盡裝置中的空氣→預熱后加熱反應[例1]無水FeCl3是常用的芳香烴取代反應催化劑，它具有易水解、易升華的性質。鐵粉與氯氣反應制備無水FeCl3的實驗裝置如下圖所示：E和G用來收集產物?；卮鹣铝袉栴}：(1)通入氯氣后，A中觀察到有酸霧產生，C中P2O5的作用是________________________。(2)在E、G處收集產物是利用了FeCl3________的性質。(3)實驗過程中若F處出現(xiàn)堵塞，則在B處可觀察到的現(xiàn)象是__________________?？赏ㄟ^________(填簡單操作)，使實驗能繼續(xù)進行。(4)I中反應的離子方程式為____________________________________________________。(5)某同學用5.60g干燥鐵粉制得無水FeCl3樣品13.00g，該次實驗的產率是________。(6)實驗室中還常用SOCl2與FeCl3·6H2O晶體共熱制備無水FeCl3，其化學反應方程式為__________________________________________________________________________。檢驗水合三氯化鐵原料中是否存在FeCl2的試劑是________。[思維建模]制備無機物的思維流程[跟蹤訓練1]在濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2，可以制得納米級碳酸鈣(粒子直徑在1～10nm之間)。如圖所示A～E為實驗室常見的儀器裝置(部分固定夾持裝置略去)，請根據(jù)要求回答問題。(1)實驗室制取氨氣的化學方程式：________________________________，選用上圖所示裝置制取、收集干燥的NH3，接口的連接順序是：a→________→________→________→________→h(填小寫字母)。(2)向濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2氣體制納米級碳酸鈣時，應先通入的氣體是________，試寫出制納米級碳酸鈣的離子方程式：________________________________________。(3)在濃CaCl2溶液和NH3用量正確的情況下，CO2不足或過量都會導致納米級碳酸鈣產量下降，若CO2過量，溶液中大量存在的離子有(不考慮弱電解質的電離和鹽類水解產生的少量離子)：________________。(4)取反應后去除CaCO3的溶液分別做以下實驗，下列實驗判斷合理的是______(填字母)。A.滴加少量Na2CO3溶液，若有沉淀生成，說明CO2一定不足B.滴加少量鹽酸，若有氣泡產生，說明CO2一定過量C.測量溶液pH，若pH小于7，說明CO2一定過量D.滴加少量BaCl2溶液，若無沉淀生成，說明CO2一定沒有過量考點二有機物的制備必備知識梳理·夯實學科基礎1.明確有機實驗中常用的操作(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(jù)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(fā)，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(fā)，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(碎瓷片)，防止溶液暴沸，若開始忘加沸石(碎瓷片)，需冷卻后補加。2．了解提純有機物的常用流程制取的有機物中常含有一定量的雜質(無機物與有機物)，提純時可根據(jù)雜質與制得有機物性質的差異設計實驗進行分離提純，常用的提純流程如下：例如：精制溴苯(含Br2、HBr、FeBr3、雜質)的工藝流程：[例2]苯甲酸可用作食品防腐劑。實驗室可通過甲苯氧化制苯甲酸，其反應原理簡示如下：名稱相對分子質量熔點/℃沸點/℃密度/(g·mL－1)溶解性甲苯92－95110.60.867不溶于水，易溶于乙醇苯甲酸122122.4(100℃左右開始升華)248—微溶于冷水，易溶于乙醇、熱水實驗步驟：(1)在裝有溫度計、冷凝管和攪拌器的三頸燒瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(約0.03mol)高錳酸鉀，慢慢開啟攪拌器，并加熱回流至回流液不再出現(xiàn)油珠。(2)停止加熱，繼續(xù)攪拌，冷卻片刻后，從冷凝管上口慢慢加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液，并將反應混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣。合并濾液和洗滌液，于冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化至苯甲酸析出完全。將析出的苯甲酸過濾，用少量冷水洗滌，放在沸水浴上干燥。稱量，粗產品為1.0g。(3)純度測定：稱取0.122g粗產品，配成乙醇溶液，于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液，用0.01000mol·L－1的KOH標準溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50mL的KOH標準溶液。回答下列問題：(1)根據(jù)上述實驗藥品的用量，三頸燒瓶的最適宜規(guī)格為________(填標號)。A.100mLB．250mLC.500mLD．1000mL(2)在反應裝置中應選用________冷凝管(填“直形”或“球形”)，當回流液不再出現(xiàn)油珠即可判斷反應已完成，其判斷理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；該步驟亦可用草酸在酸性條件下處理，請用反應的離子方程式表達其原理________________________________________________。(4)“用少量熱水洗滌濾渣”一步中濾渣的主要成分是________________________________________________________________________。(5)干燥苯甲酸晶體時，若溫度過高，可能出現(xiàn)的結果是________________________________________________________________________。(6)若要得到純度更高的苯甲酸，可通過在水中________的方法提純。[思維建模]有機制備實驗題的解題模板分析制備流程盤點儀器裝置關鍵點①識別常見實驗儀器：蒸餾燒瓶、三頸燒瓶、恒壓滴液漏斗、直形冷凝管(冷凝作用)、球形冷凝管(冷凝回流)；②熟悉常見的有機干燥劑：無水氯化鈣、無水硫酸鎂、無水硫酸鈣、無水碳酸鉀等；③了解常見的制備裝置：回流裝置、滴加蒸出裝置；④了解有機反應的特點：副反應多。根據(jù)題目中的信息確定在該條件下的主要副反應，以便明確主要雜質，了解分離提純的目的。[跟蹤訓練2]聚異丁烯是一種性能優(yōu)異的功能高分子材料。某科研小組研究了使用特定引發(fā)劑、正己烷為溶劑、無水條件下異丁烯的聚合工藝。已知：異丁烯沸點266K。反應方程式及主要裝置示意圖如下：回答下列問題：(1)儀器A的名稱是__________，P4O10的作用是________________。(2)將鈉塊加入正己烷中，除去微量的水，反應的方程式為________________________________________________________________________。(3)浴槽中可選用的適宜冷卻劑是______(填序號)。序號冷卻劑最低溫度/℃甲NaCl-冰(質量比1∶3)－21乙CaCl2·6H2O-冰(質量比1.43∶1)－55丙液氨－33(4)補齊操作步驟(從a、b中選)a.向三口瓶中通入一定量異丁烯b.向三口瓶中加入一定量正己烷①________(填編號)；②待反應體系溫度下降至既定溫度；③________(填編號)；④攪拌下滴加引發(fā)劑，一定時間后加入反應終止劑停止反應。經后續(xù)處理得成品。(5)測得成品平均相對分子質量為2.8×106，平均聚合度為________________。[跟蹤訓練3]硝基苯是重要的化工原料，用途廣泛。Ⅰ.制備硝基苯的化學反應方程式如下：Ⅱ.可能用到的有關數(shù)據(jù)列表如下：物質熔點/℃沸點/℃密度(20℃)/(g·cm－3)溶解性苯5.5800.88微溶于水硝基苯5.7210.91.205難溶于水濃硝酸—831.4易溶于水濃硫酸—3381.84易溶于水Ⅲ.制備硝基苯的反應裝置圖如下：Ⅳ.制備、提純硝基苯的流程如下：請回答下列問題：(1)配制混酸時，應在燒杯中先加入________；反應裝置中的長玻璃導管最好用____________代替(填儀器名稱)；恒壓滴液漏斗的優(yōu)點是____________________________________。(2)步驟①反應溫度控制在50～60℃的主要原因是________________________________________________________________________。(3)最后一次水洗后分液得到粗產品2時，粗產品2應________(填“a”或“b”)。a.從分液漏斗上口倒出b.從分液漏斗下口放出(4)粗產品1呈淺黃色，粗產品2為無色。粗產品1呈淺黃色的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)步驟④用到的固體D的名稱為________。(6)步驟⑤蒸餾操作中，錐形瓶中收集到的物質為________。拓展提升高考實驗中出現(xiàn)的新裝置裝置1索氏提取裝置[裝置原理]集“過濾、萃取、蒸餾”于一體。實驗時將粉末狀固體置于濾紙?zhí)淄?內，燒瓶中溶劑(萃取劑)受熱蒸發(fā)，蒸氣沿蒸氣導管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?中，與固體接觸，進行萃取。萃取液液面達到虹吸管3頂端時，經虹吸管3返回燒瓶(利用物理學中連通器原理)，從而實現(xiàn)對粉末狀固體的連續(xù)萃取。萃取液進入燒瓶，殘渣留在濾紙?zhí)淄?內。[裝置優(yōu)點]①使用萃取劑量較少；②循環(huán)萃取，萃取效率高。[使用范圍]用沸點較低的溶劑溶解固體中的有效成分。實例1：用乙醇萃取茶葉末中的咖啡因。將茶葉末裝于濾紙?zhí)淄矁?，酒精裝于燒瓶內，連接好裝置，加熱燒瓶，乙醇蒸氣通過蒸氣導管上升至冷凝管時，經冷凝，液態(tài)乙醇滴入濾紙?zhí)淄矁龋Х纫蛉苡谝掖?，當萃取液液面達到虹吸管頂端時，萃取液經虹吸管返回燒瓶。反復循環(huán)萃取，提高萃取效率。茶葉殘渣留在濾紙?zhí)淄矁?，萃取液留在燒瓶內。濾紙?zhí)淄财疬^濾殘渣的作用。實例2：用乙醚萃取青蒿中的青蒿素。將乙醚裝于燒瓶內，青蒿末放入濾紙?zhí)淄矁?，加熱乙醚，乙醚蒸氣遇冷液化并滴入濾紙?zhí)淄矁?，乙醚和青蒿素的混合物液面達到虹吸管頂端時，經虹吸管返回到燒瓶內，循環(huán)多次，達到萃取青蒿素的目的。裝置2升華提取裝置[裝置原理]將固體混合物盛在蒸發(fā)皿中，加熱，易升華固體受熱變成氣體，氣體上升至濾紙表面或通過濾紙上的小孔上升至倒置的漏斗上，遇冷凝華成固體，固體粉末被吸附在濾紙上或漏斗上，難升華的固體殘留在蒸發(fā)皿中。漏斗上的棉花可防止蒸氣逸出損失。[使用范圍]分離易升華的固體和難升華的固體。實例：咖啡因是一種生物堿，100℃以上開始升華。將粗咖啡因粉末放在蒸發(fā)皿中，加熱，咖啡因升華，咖啡因在扎有小孔的濾紙表面凝結，達到提純咖啡因的目的。粗碘(含少量NaCl)也可利用該裝置提純。裝置3安全漏斗[裝置原理]安全漏斗的頸上有一迂回圈，向安全漏斗中加入液體，部分液體殘留在安全漏斗頸部，起液封作用，可避免蒸餾燒瓶中氣體從漏斗中逸出，同時這個圈在一定程度上可避免反應器內的溶液因壓強增大而上升噴出。[裝置優(yōu)點]安全漏斗下端不必插入液面下，操作簡便。[使用范圍]常溫下，用于揮發(fā)性較小的液體與固體或液體混合制備氣體。如測定NaH樣品純度，NaH和水反應可生成H2。裝置4Y形管[裝置原理]反應前，將固體和液體分裝在Y形管兩側，量氣管讀數(shù)為V1；當固體和液體混合完全反應放出氣體后，冷卻至室溫，量氣管讀數(shù)為V2。根據(jù)量氣管讀數(shù)之差求出生成氣體的體積。[裝置優(yōu)點]可避免發(fā)生反應時部分氣體逸出和液體體積變化對測量氣體體積的影響。[操作要領]①啟動反應：向左傾斜Y形管，將液體倒入Y形管左側與固體反應；②反應后讀數(shù)前，需先冷卻至室溫，然后上下移動A，調平A和量氣管中液面；③其中一種試劑要足量，確保另一種試劑能完全反應。裝置5加壓過濾(抽濾)裝置[裝置原理]通過抽氣泵制造吸濾瓶中的低壓環(huán)境，使過濾能加速進行。安全瓶的作用是防止倒吸。[裝置優(yōu)點]加快過濾，過濾更徹底。[操作要領]安裝裝置時，注意布氏漏斗下端斜口要遠離且面向吸濾瓶支管口，以免濾液被吸入支管而進入抽氣系統(tǒng)。洗滌漏斗內的固體時，可直接用少量蒸餾水淋灑在固體上，然后再抽濾一次。在停止抽濾時，先打開安全瓶上的活塞，連通大氣，使吸濾瓶內恢復常壓狀態(tài)，然后關閉抽氣泵。裝置6防堵塞裝置[裝置原理]利用壓強差原理，如圖1所示，當裝置前后發(fā)生堵塞時，裝置中壓強增大，將液體壓入長頸漏斗中，可以觀察到錐形瓶內液面下降，長頸漏斗內液面上升。[裝置優(yōu)點]平衡壓強，防止堵塞。[裝置變式]可以用一根長導管代替長頸漏斗，用圓底燒瓶代替錐形瓶，如圖2所示。裝置7氣壓液裝置[裝置原理]利用壓強差原理，通過增大容器內氣體壓強，首先排盡裝置內空氣，然后將液體通過導管壓到另一容器中，使兩種液體混合而發(fā)生反應，如圖1所示。[裝置優(yōu)點]避免與空氣反應，無需另外制備氣體排空氣，操作簡單。[操作要領]關閉K2，打開K1和K3，啟動B中反應，排盡裝置中的空氣；關閉K3，打開K2，B中氣體壓強增大，將B中液體壓入C中。[使用范圍]適用于實驗過程中有對主反應無影響的氣體產生，且目標產物易被空氣氧化的實驗。實例：制備碳酸亞鐵。A中盛放鹽酸，B中盛放鐵粉，C中盛放碳酸氫銨溶液，D中盛放氫氧化鈉溶液，按照操作要領中的步驟操作，將B中反應產生的氯化亞鐵溶液壓入C中，發(fā)生反應Fe2++2HCO3-=FeCO3↓＋CO2↑[裝置變式]如圖2所示制備醋酸亞鉻。[跟蹤訓練4]吊白塊(NaHSO2·HCHO·2H2O，次硫酸氫鈉甲醛)是易溶于水的白色塊狀或結晶性粉狀固體，在印染工業(yè)中被用作拔染劑和還原劑。可由Na2S2O5(焦亞硫酸鈉)、甲醛及鋅粉反應制取，回答下列問題：(1)已知在pH＝4.1時的過飽和NaHSO3溶液將自動脫水生成Na2S2O5，制備原料Na2S2O5的裝置如圖。①通入H2的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________。②吸濾瓶中先后發(fā)生的反應為__________、2NaHSO3=Na2S2O5↓＋H2O。③從環(huán)境保護和安全考慮，下列尾氣處理方法正確的是________(填標號)。④實驗室用稀NaOH溶液不能制得Na2S2O5，是因為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)制備吊白塊的裝置(夾持及加熱裝置已略)如圖。①儀器A的名稱是________________。②制備反應需在95℃下進行，合適的加熱方式是________，A中發(fā)生反應的化學方程式為____________________________________[Zn轉化為等物質的量的ZnO和Zn(OH)2]。③從A中的懸濁液中得到產品吊白塊的實驗操作是________________________及干燥。[跟蹤訓練5]索氏提取法是測定動植物樣品中粗脂肪含量的標準方法。其原理是利用如圖裝置，用無水乙醚等有機溶劑連續(xù)、反復、多次萃取動植物樣品中的粗脂肪。具體步驟如下：①包裝：取濾紙制成濾紙筒，放入烘箱中干燥后，移至儀器X中冷卻至室溫，然后放入稱量瓶中稱量，質量記作a；在濾紙筒中包入一定質量研細的樣品，放入烘箱中干燥后，移至儀器X中冷卻至室溫，然后放入稱量瓶中稱量，質量記作b。②萃取：將裝有樣品的濾紙筒用長鑷子放入抽提筒中，注入一定量的無水乙醚，使濾紙筒完全浸沒入乙醚中，接通冷凝水，加熱并調節(jié)溫度，使冷凝下滴的無水乙醚呈連珠狀，至抽提筒中的無水乙醚用濾紙點滴檢查無油跡為止(大約6h～12h)。③稱量：萃取完畢后，用長鑷子取出濾紙筒，在通風處使無水乙醚揮發(fā)，待無水乙醚揮發(fā)后，將濾紙筒放入烘箱中干燥后，移至儀器X中冷卻至室溫，然后放入稱量瓶中稱量，質量記作c。回答下列問題：(1)實驗中三次使用的儀器X的名稱為________。為提高乙醚蒸氣的冷凝效果，索氏提取器可選用下列________(填字母)代替。(2)實驗中必須十分注意乙醚的安全使用，如不能用明火加熱、室內保持通風等。為防止乙醚揮發(fā)到空氣中形成燃爆，常在冷凝管上口連接一個球形干燥管，其中裝入的藥品為________(填字母)。a.活性炭b．堿石灰c．P2O5d．濃硫酸無水乙醚在空氣中可能氧化生成少量過氧化物，加熱時發(fā)生爆炸。檢驗無水乙醚中是否含有過氧化物的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)實驗中需控制溫度在70℃～80℃之間，考慮到安全等因素，應采取的加熱方式是________________。當無水乙醚加熱沸騰后，蒸氣通過導氣管上升，被冷凝為液體滴入抽提筒中，當液面超過回流管最高處時，萃取液即回流入提取器(燒瓶)中……該過程連續(xù)、反復、多次進行，則萃取液回流入提取器(燒瓶)的物理現(xiàn)象為________。索氏提取法與一般萃取法相比較，其優(yōu)點為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)數(shù)據(jù)處理：樣品中純脂肪百分含量________(填“<”“>”或“＝”)b-cb-a×100%；測定中的樣品、裝置、乙醚都需要進行脫水處理，否則導致測定結果________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)隨堂過關訓練·提升學科素養(yǎng)1．[2022·安徽阜陽質量統(tǒng)測]實驗室可用下列裝置(夾持裝置已略，無加熱裝置)制備少量Na2S2O3·5H2O。已知Na2SO3在溶液中易結塊。下列說法不正確的是()A.裝置A的蒸餾燒瓶中盛放的藥品可能是亞硫酸鈉B.裝置B中反應物的理論投料比n(Na2CO3)∶n(Na2S)＝2∶1C.裝置C可用于吸收未參與反應的SO2D.反應完成后，三頸燒瓶中液體需經過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌及干燥得到產品2．[2022·廣東華附、省實、廣雅、深中聯(lián)考]實驗室采用如圖所示的裝置制取氯化銅(部分儀器和夾持裝置已略去)。下列說法正確的是()A.玻璃纖維的作用是防止E裝置中液體倒吸進入D裝置B.E裝置中液體用于吸收多余的氯氣和氯化氫C.要使B裝置中產生氯氣，應先加熱圓底燒瓶，再滴加濃鹽酸D.實驗中加熱的先后順序為先加熱硬質玻璃管D，再加熱圓底燒瓶B3．CS(NH2)2(硫脲，白色而有光澤的晶體，溶于水，20℃時溶解度為13.6g；在150℃時轉變成NH4SCN)是用于制造藥物、染料、金屬礦物的浮選劑等的原料。某化學實驗小組同學用Ca(HS)2與CaCN2(石灰氮)合成硫脲并探究其性質。(1)制備Ca(HS)2溶液所用裝置如圖所示(已知酸性：H2CO3＞H2S)。①裝置a中反應發(fā)生的操作為______________________；裝置b中盛放的試劑是______。②裝置c中的長直導管的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)制備硫脲：將CaCN2與Ca(HS)2溶液混合，加熱至80℃時，可合成硫脲，同時生成一種常見的堿，合適的加熱方式是__________________________________________；該反應的化學方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)探究硫脲的性質：①取少量硫脲溶于水并加熱，驗證有NH4SCN生成，可用的試劑是________(填化學式)。②向盛有少量硫脲的試管中加入NaOH溶液，有NH3放出，檢驗該氣體的方法為________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③可用酸性KMnO4溶液滴定硫脲，已知MnO4-被還原為Mn2＋，CS(NH2)2被反應為CO2、N2及SO42-4.[2022·江西重點中學盟校聯(lián)考]環(huán)己酮是一種重要的有機化合物，常溫下為無色透明液體，帶有泥土氣息。實驗室制備環(huán)己酮的裝置示意圖以及各物質性質如圖所示：名稱沸點/℃溶解度(水)/(g·100mL－1)密度/(g·mL－1)乙酸118互溶1.05環(huán)己醇1615.671.0環(huán)己酮1552.40.95合成步驟：①在三口燒瓶中加入5.2mL環(huán)己醇和12.5mL乙酸。并在儀器A中加入60～70mL次氯酸鈉溶液。安裝反應裝置。②滴加適量次氯酸鈉溶液，維持反應溫度在30～35℃，攪拌5～10min。③再逐滴加入次氯酸鈉溶液，直至反應液使淀粉-KI試紙變藍，在室溫下繼續(xù)攪拌一段時間。④滴加飽和亞硫酸氫鈉溶液直至反應液不能使淀粉-KI試紙顯藍色。收集步驟：向反應液中加入25mL水和幾粒沸石，加熱蒸餾，收集餾分。在攪拌下向餾出液分批加入無水碳酸鈉至無氣體產生。加入氯化鈉使之變成飽和溶液，充分攪拌。將反應混合液倒入分液漏斗，分出有機層并用無水硫酸鎂干燥。已知：①Ka(CH3COOH)＝18×10－5，Ka1(H2CO3)＝4.5×10－7，Ka(HClO)＝3×10－8。②HClO的氧化性強于NaClO?；卮鹣铝袉栴}：(1)儀器A的名稱是________。(2)加入乙酸的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)反應維持30～35℃的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)加熱蒸餾時，收集餾分的溫度應是____(填序號)。A．161℃B．118℃C．155℃(5)滴加飽和亞硫酸氫鈉溶液所發(fā)生的反應的離子方程式為________________________________________________________________________。(6)實驗室合成環(huán)己酮的化學方程式是________________________________________。(7)無水硫酸鎂干燥后為得到純凈環(huán)己酮，還應進行的操作為________________________。(8)若得到3.7mL環(huán)己酮，則產率為________(保留兩位有效數(shù)字)。第38講物質制備的實驗探究考點一必備知識梳理·夯實學科基礎例1解析：(1)潮濕的氯氣通過濃硫酸時，水與濃硫酸相遇放出大量的熱使三氧化硫逸出，三氧化硫遇到瓶內的空氣中水蒸氣形成酸霧，C中五氧化二磷的作用是除去酸霧。(2)干燥的氯氣和鐵粉在D中反應生成氯化鐵，因氯化鐵易升華，到達E、G后重新凝華收集得到氯化鐵，未反應完的氯氣用I中NaOH溶液吸收，H中無水氯化鈣防止I中水蒸氣進入G中使氯化鐵水解。(3)實驗過程中若F處出現(xiàn)堵塞，則氯氣到達B處，看到有氣泡產生，然后進入NaOH溶液中與NaOH反應；氯化鐵易升華，則可通過適當加熱F處，使實驗能繼續(xù)進行。(4)I中未反應完的氯氣和氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的離子方程式為Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(5)由2Fe＋3Cl2?2FeCl3可知，5.60g(0.1mol)干燥鐵粉理論上可制得0.1molFeCl3，質量為0.1mol×162.5g·mol－1＝16.25g，因此該次實驗的產率是13.00g16.25g×100%＝80.00%(6)若直接加熱FeCl3·6H2O，氯化鐵會水解得氫氧化鐵和HCl，HCl揮發(fā)，促進氯化鐵水解，最終得到氫氧化鐵，實驗室中常用SOCl2與FeCl3·6H2O晶體共熱制備無水FeCl3，說明該過程產生了HCl抑制氯化鐵水解，結合原子守恒可知該反應的化學方程式為FeCl3·6H2O＋6SOCl2=FeCl3＋12HCl＋6SO2；亞鐵離子與鐵氰化鉀相遇產生藍色沉淀，因此檢驗水合三氯化鐵原料中是否存在FeCl2的試劑是鐵氰化鉀溶液。答案：(1)除去酸霧(2)易升華(3)B處有氣泡產生適當加熱F處(4)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(5)80.00%(6)FeCl3·6H2O＋6SOCl2=FeCl3＋12HCl＋6SO2鐵氰化鉀溶液跟蹤訓練1解析：(1)在實驗室一般是用氯化銨和堿石灰混合加熱反應制取氨氣，反應的化學方程式為Ca(OH)2＋2NH4Cl?CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；實驗室制取氨氣采用固體與固體混合加熱型裝置，所以應選A為反應裝置；生成物中含有水，氨氣屬于堿性氣體，所以應選擇堿性物質吸收水蒸氣，應選C；氨氣極易溶于水，且氨氣的密度小于空氣的密度，所以應采用向下排空氣法收集，應選D；氨氣是有刺激性氣味的氣體，所以不能直接排空；氨氣極易溶于水，所以尾氣處理應采用防止倒吸裝置，用水吸收即可，故選E；干燥管在使用時是大口進小口出，所以儀器裝置的接口連接順序是a、d、e、g、f、h；(2)氨氣極易溶于水，二氧化碳不易溶于水，為增大CO2在水中的溶解度，反應產生更多的CO32-，所以應先通入氨氣；氨氣溶于水生成氨水，使溶液呈堿性，二氧化碳是酸性氣體，能和堿反應生成碳酸銨，碳酸銨和氯化鈣發(fā)生復分解反應生成碳酸鈣和氯化銨，制納米級碳酸鈣的離子方程式：Ca2＋＋2NH3＋H2O＋CO2=CaCO3(膠體(3)若二氧化碳過量，二氧化碳、碳酸鈣和水反應生成碳酸氫鈣導致碳酸鈣的量減少，碳酸氫鈣是可溶性的強電解質，在水溶液里電離出Ca2＋、HCO3-，溶液中還含有NH4+、Cl－，故溶液中含有的離子有：Ca2＋、HCO3-(4)根據(jù)(3)可知：若CO2過量溶液中大量存在的離子有Ca2＋、HCO3-、NH4+、Cl－。滴加少量Na2CO3溶液，若有沉淀，該沉淀為CaCO3，說明有CO32-和Ca2＋的反應，無論CO2是否過量，溶液中都存在Ca2＋，因此都會產生白色沉淀，A錯誤；滴加少量鹽酸，若有氣泡，為HCO3-和酸的反應，CO2一定過量，B正確；未指明測定溫度，因此不能根據(jù)溶液pH小于7就判斷溶液顯酸性，指明CO2過量，C錯誤；CO2過量溶液中大量存在的離子有Ca2＋、HCO3-、NH4+、答案：(1)Ca(OH)2＋2NH4Cl?CaCl2＋2NH3↑＋2H2Odegf(2)NH3Ca2＋＋2NH3＋H2O＋CO2=CaCO3(膠體)+(3)Ca2＋、HCO3-、NH4+、Cl－考點二必備知識梳理·夯實學科基礎例2解析：(1)三頸燒瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8gKMnO4，所加液體體積不能超過三頸燒瓶容積的23，即三頸燒瓶的最適宜規(guī)格應為250mL。(2)球形冷凝管冷凝效果更好；由于甲苯是不溶于水的油狀液體，當回流液中不再出現(xiàn)油狀液體時，說明甲苯已經完全被氧化為苯甲酸鉀。(3)取用甲苯質量為1.5mL×0.867g·mL－1≈1.3g，其物質的量約為0.014mol，實驗中加入的KMnO4過量，NaHSO3具有還原性，可用NaHSO3溶液除去過量的KMnO4，避免在用濃鹽酸酸化時，KMnO4與鹽酸反應生成有毒的Cl2；用草酸在酸性條件下處理過量的KMnO4溶液，發(fā)生反應的離子方程式為2MnO4-＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。(4)根據(jù)題給制備苯甲酸的第一步反應可知，用少量熱水洗滌的濾渣為MnO2。(5)因苯甲酸在100℃左右開始升華，若干燥時溫度過高，可能導致部分苯甲酸升華而損失。(6)由于苯甲酸微溶于冷水，易溶于熱水，答案：(1)B(2)球形無油珠說明不溶于水的甲苯已經被完全氧化(3)除去過量的高錳酸鉀，避免在用鹽酸酸化時，產生氯氣2MnO4-＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H(4)MnO2(5)苯甲酸升華而損失(6)重結晶跟蹤訓練2解析：(1)儀器A的名稱是U形管或U形干燥管；由信息知，聚異丁烯是在無水條件下由異丁烯發(fā)生加聚反應獲得，P4O10能吸收水分，作用是吸收空氣中的水分，防止水分進入三口瓶中；(2)正己烷不和鈉反應，而鈉可與水反應，故將鈉塊加入正己烷中除去微量的水，反應的方程式為2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；(3)由信息知，加聚反應需在－60℃～－30℃和引發(fā)劑作用下發(fā)生，由信息知，甲最低溫度為－21℃，不合適；乙最低溫度為－55℃，比較合適；丙最低溫度為－33℃，離－60℃～－30℃的上限－30℃很接近，也不合適，故浴槽中可選用的適宜冷卻劑是乙；(4)因異丁烯沸點較低，易揮發(fā)，為減少其損失，應先向三口瓶中加入適量的正己烷溶劑；待反應體系溫度下降至既定溫度；再向三口瓶中通入一定量異丁烯；在攪拌下滴加引發(fā)劑，一定時間后加入反應終止劑停止反應。經后續(xù)處理得成品；(5)異丁烯的分子式為C4H8，其相對分子質量為56，已知成品聚異丁烯平均相對分子質量為2.8×106，則平均聚合度為2.8×10656＝答案：(1)U形管或U形干燥管吸收空氣中的水分，防止水分進入三口瓶中(2)2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑(3)乙(4)①b③a(5)50000跟蹤訓練3解析：(1)濃硫酸密度大于濃硝酸，濃硫酸與濃硝酸混合放出大量的熱，則該實驗中配制混酸應將濃硫酸注入濃硝酸中，并注意及時攪拌和冷卻，以防止液體暴沸；苯、濃硝酸沸點低，易揮發(fā)，球形(或蛇形)冷凝管能更好冷凝回流揮發(fā)的苯、濃硝酸，從而可減少反應物的損失，提高轉化率；和普通分液漏斗相比，恒壓滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡內外壓強，使混合酸順利滴下。(2)濃硫酸和濃硝酸是強腐蝕性酸，且具有強氧化性，溫度不能過高，應控制在50～60℃，溫度過高有副反應發(fā)生。(3)最后一次水洗后分液得到粗產品2為硝基苯和苯的混合物，采用分液方法分離，因為硝基苯的密度比水大，所以粗產品2應從分液漏斗下口放出，故選b。(4)粗產品1中除了硝基苯，還溶入了濃硝酸，濃硝酸受熱易分解，產生二氧化氮，溶于酸中導致其呈淺黃色。(5)步驟③依次用蒸餾水、Na2CO3溶液、蒸餾水洗滌，除去粗產品中殘留的酸，有機層為苯和硝基苯的混合物，還殘留有水，步驟④用無水CaCl2或無水硫酸鎂干燥有機混合物，過濾，得到苯和硝基苯的混合物。(6)步驟⑤為蒸餾操作，分離苯和硝基苯，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，苯的沸點為80℃，硝基苯的沸點為210.9℃，則錐形瓶中收集到的物質為苯。答案：(1)濃硝酸球形(或蛇形)冷凝管平衡內外壓強，使混合酸能順利流下(2)防止副反應發(fā)生(3)b(4)其中溶有濃硝酸分解的二氧化氮，溶于酸中導致其黃色(5)無水氯化鈣(或無水硫酸鎂等固體干燥劑)(6)苯跟蹤訓練4解析：(1)①Na2S2O5中的S元素化合價均為＋4，具有還原性，為避免裝置內空氣中的氧氣將這些物質氧化，需通入一定時間的氫氣排除空氣；②二氧化硫和NaOH溶液反應生成亞硫酸鈉和水，亞硫酸鈉、水和二氧化硫反應生成亞硫酸氫鈉，亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水得焦亞硫酸鈉，所以抽濾瓶中發(fā)生的反應為2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O、SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3、2NaHSO3=Na2S2O5↓＋H2O；③隨著吸濾瓶中得到飽和亞硫酸氫鈉，二氧化硫的溶解度減小，尾氣中將含二氧化硫，同時也含氫氣，所以需要尾氣處理裝置。水不能吸收氫氣，同時二氧化硫易溶于水，可能引起倒吸，A不滿足題意；氫氣和二氧化硫均不能被吸收，B不滿足題意；氫氣不能被吸收，C不滿足題意；二氧化硫被NaOH溶液吸收，裝置具有防倒吸作用，氫氣用點燃法處理，D滿足題意；④NaOH溶液濃度太小不能得到NaHSO3過飽和溶液。(2)①儀器A為三頸燒瓶；②0～100℃可用水浴控制，95℃用熱水浴加熱，甲醛、Na2S2O5、Zn粉、H2O在A中發(fā)生反應生成次硫酸氫鈉甲醛、等物質的量的ZnO、Zn(OH)2，結合得失電子守恒、原子守恒可得該反應的化學方程式為Na2S2O5+2Zn+2HCHO+6H2O2NaHSO2·HCHO·2H2O+ZnO+ZnOH2或Na2S2O5＋2Zn＋2HCHO＋2H2O2[NaHSO2·HCHO]＋ZnO＋Zn(OH)2；③次硫酸氫鈉甲醛易溶于水，Zn和Zn(OH)2不溶于水，故通過過濾除去Zn答案：(1)①排除裝置內空氣，防止焦亞硫酸鈉被氧化②2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O、SO2＋Na2SO3＋H2O=2NaHSO3③D④不能得到NaHSO3過飽和溶液(2)①三頸燒瓶②熱水浴Na2S2O5+2Zn+2HCHO+6H2O2NaHSO2·HCHO·2H2O+ZnO+ZnOH2或Na2S2O5＋2Zn＋2HCHO＋2H2O2跟蹤訓練5解析：(1)實驗中三次使用的儀器X是在放入烘箱中干燥后，X的名稱為干燥器；為提高乙醚蒸氣的冷凝效果，應增大冷凝的接觸面積，故索氏提取器可選用蛇形冷凝管代替，答案選c；(2)為防止乙醚揮發(fā)到空氣中形成燃爆，常在冷凝管上口連接一個球形干燥管，其中裝入的藥品起干燥和吸附作用，并且只能裝固體藥品，故答案為a；檢驗無水乙醚中是否含有過氧化物的方法是取少量乙醚滴加稀硫酸和KI溶液，振蕩，若溶液變黃則含過氧化物，否則不含；(3)實驗中需控制溫度在70℃～80℃之間，溫度不高于水的沸點，考慮到安全等因素，應采取的加熱方式是恒溫加熱爐且水浴加熱。萃取液回流入提取器(燒瓶)的物理現(xiàn)象為虹吸。索氏提取法與一般萃取法相比較，其優(yōu)點為連續(xù)、