第58講以物質(zhì)制備為主的綜合實(shí)驗(yàn)20261234567層次1基礎(chǔ)性1.(14分)(2024·七省適應(yīng)性測(cè)試黑龍江、吉林卷)芳基亞胺酯是重要的有機(jī)反應(yīng)中間體,受熱易分解,可由腈在酸催化下與醇發(fā)生Pinner反應(yīng)制備,原理如圖所示。某實(shí)驗(yàn)小組以苯甲腈(,Mr=103)和三氟乙醇(CF3CH2OH,Mr=100)為原料合成苯甲亞胺三氟乙酯。步驟如下:1234567Ⅰ.將20.6g苯甲腈與21.6g三氟乙醇置于容器中,冰浴降溫至0℃。Ⅱ.向容器中持續(xù)通入HCl氣體4小時(shí),密封容器。Ⅲ.室溫下在HCl氛圍中繼續(xù)攪拌反應(yīng)液24小時(shí),冷卻至0℃,抽濾得白色固體,用乙腈洗滌。Ⅳ.將洗滌后的白色固體加入飽和Na2CO3溶液中,低溫下反應(yīng),有機(jī)溶劑萃取3次,合并有機(jī)相。Ⅴ.向有機(jī)相中加入無水MgSO4,過濾,蒸去溶劑得產(chǎn)品20.3g。1234567回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)室中可用濃鹽酸和無水CaCl2制備干燥的HCl氣體,下列儀器中一定需要的為______________(填儀器名稱)。

(2)第Ⅱ步通氣完畢后,容器密封的原因?yàn)開_________________________。恒壓滴液漏斗

防止HCl氣體揮發(fā),使反應(yīng)更充分

1234567(3)第Ⅲ步中得到的白色固體主要成分為__________(填字母)。

(4)第Ⅳ步中選擇低溫的原因?yàn)開_____________________________。

(5)第Ⅳ步萃取時(shí)可選用的有機(jī)溶劑為__________(填字母)。

A.丙酮 B.乙酸C.乙酸乙酯 D.甲醇(6)第Ⅴ步中無水MgSO4的作用為______________________________。

(7)本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為_________。

C防止芳基亞胺酯受熱分解

C作為干燥劑除去有機(jī)相中的水

50%1234567(1)實(shí)驗(yàn)室中可用濃鹽酸和無水CaCl2制備干燥的HCl氣體,需要用到恒壓滴液漏斗,不需要球形冷凝管、容量瓶和培養(yǎng)皿。(2)該反應(yīng)過程中涉及HCl氣體,需要考慮不能有氣體漏出,第Ⅱ步通氣完畢后,容器密封的原因?yàn)榉乐笻Cl氣體揮發(fā),使反應(yīng)更充分。1234567(4)芳基亞胺酯受熱易分解,第Ⅳ步中選擇低溫的原因?yàn)榉乐狗蓟鶃啺孵ナ軣岱纸狻?5)苯甲亞胺三氟乙酯屬于酯類,在乙酸乙酯中的溶解度較大,乙酸和甲醇能溶于水,不能用來萃取,第Ⅳ步萃取時(shí)可選用的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯,故選C。(6)第Ⅴ步中無水MgSO4的作用為除去有機(jī)相中的水。1234567

12345672.(10分)(2024·浙江1月卷)H2S可用于合成光電材料。某興趣小組用CaS與MgCl2反應(yīng)制備液態(tài)H2S,實(shí)驗(yàn)裝置如圖,反應(yīng)方程式為CaS+MgCl2+2H2O═CaCl2+Mg(OH)2+H2S↑。已知:①H2S的沸點(diǎn)是-61℃,有毒;②裝置A內(nèi)產(chǎn)生的H2S氣體中含有酸性氣體雜質(zhì)。1234567請(qǐng)回答:(1)儀器X的名稱是__________。

(2)完善虛框內(nèi)的裝置排序:A→B→(

)→(

)→(

)→F→G(3)下列干燥劑,可用于裝置C中的是__________。

A.氫氧化鉀 B.五氧化二磷C.氯化鈣 D.堿石灰(4)裝置G中汞的兩個(gè)作用是:①平衡氣壓;②__________。

圓底燒瓶

ECDBC液封1234567(5)下列說法正確的是__________。

A.該實(shí)驗(yàn)操作須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行B.裝置D的主要作用是預(yù)冷卻H2SC.加入的MgCl2固體,可使MgCl2溶液保持飽和,有利于平穩(wěn)持續(xù)產(chǎn)生H2SD.該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的尾氣可用硝酸吸收(6)取0.680gH2S產(chǎn)品,與足量CuSO4溶液充分反應(yīng)后,將生成的CuS置于已恒重、質(zhì)量為31.230g的坩堝中,煅燒生成CuO,恒重后總質(zhì)量為32.814g。產(chǎn)品的純度為__________。

ABC99%1234567解析

A作為H2S的發(fā)生裝置,由于不能驟冷,所以D、E都是冷卻H2S的裝置,C裝置干燥H2S,F冷卻并收集H2S,G作為平衡氣壓和液封裝置。(1)儀器X的名稱是圓底燒瓶。(2)制備氣體的裝置包括發(fā)生裝置、除雜裝置、收集裝置和尾氣處理裝置,由于不能驟冷,要逐步冷卻,所以B連E,E連C,C連D,D連F。(3)H2S是酸性氣體,不可以用堿性干燥劑,所以不可以用氫氧化鉀和堿石灰,故選BC。(4)裝置G中汞的兩個(gè)作用是:①平衡氣壓;②液封。1234567

12345673.(13分)(2025·八省聯(lián)考云南卷)二苯乙醇酸是一種皮膚再生調(diào)節(jié)劑。由二苯乙二酮制備二苯乙醇酸的反應(yīng)原理為1234567實(shí)驗(yàn)步驟如下:Ⅰ.在圓底燒瓶中加入1.30gKOH、2.6mL水、1.05g二苯乙二酮和4.0mL95%的乙醇溶液、水浴加熱回流15min(裝置如圖,加熱及夾持裝置省略)。Ⅱ.將Ⅰ中所得混合物轉(zhuǎn)入燒杯中,冰水浴冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌。將晶體溶于35.0mL蒸餾水中,調(diào)節(jié)pH至少量膠狀物(未反應(yīng)的二苯乙二酮)浮于液面,加入活性炭,攪拌、過濾。Ⅲ.向?yàn)V液中緩慢滴加5.0%的鹽酸,調(diào)節(jié)pH<3.0(用剛果紅試紙檢測(cè))。冰水浴冷卻,有大量晶體析出。過濾、冰水洗滌,得粗產(chǎn)品。Ⅳ.將粗產(chǎn)品加熱水溶解,冷卻結(jié)晶,過濾、冰水洗滌、干燥,得0.46g產(chǎn)品。1234567已知:①相關(guān)物質(zhì)的信息見下表

物質(zhì)Mr性質(zhì)pKa溶解性二苯乙二酮210淡黃色固體95-不溶于水,溶于乙醇、苯二苯乙醇酸228無色晶體1503.06易溶于熱水或苯,難溶于冰水②剛果紅試紙變色范圍:1234567回答下列問題:(1)步驟Ⅰ中選用量筒的最適宜規(guī)格為________(填字母)。

A.5mL

B.25mL

C.50mL(2)圓底燒瓶中加沸石的作用是____________。

(3)步驟Ⅱ加活性炭的目的是___________________________________。

(4)步驟Ⅲ中剛果紅試紙變________色時(shí),停止滴加鹽酸;溶液中涉及的化學(xué)方程式為______________________。

(5)步驟Ⅳ中檢驗(yàn)產(chǎn)品是否洗凈的方法為__________________________。

A防止暴沸

吸附少量膠狀物(未反應(yīng)的二苯乙二酮)藍(lán)

取最后一次洗滌后的濾液,向?yàn)V液中滴加幾滴硝酸酸化的硝酸銀溶液,如果沒有白色沉淀生成,則說明產(chǎn)品已經(jīng)洗滌干凈1234567(6)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法錯(cuò)誤的是__________(填字母)。

A.步驟Ⅰ改用酒精燈直接加熱更便于控制體系溫度B.步驟Ⅳ的操作為重結(jié)晶C.可通過測(cè)定二苯乙醇酸的熔點(diǎn)定性判斷其純度(7)二苯乙醇酸的產(chǎn)率為_______________________(列出計(jì)算式即可)。(8)不改變裝置和原料用量,提高產(chǎn)率的方法有_________(填一條即可)。A

攪拌

1234567解析

(1)根據(jù)所取溶液的體積,盡量選用能一次量取的最小規(guī)格的量筒,步驟Ⅰ中需要4.0

mL乙醇,則最適宜規(guī)格為5

mL的量筒。(2)圓底燒瓶中加沸石的作用是防止加熱時(shí)液體暴沸。(3)步驟Ⅱ中調(diào)節(jié)pH后產(chǎn)生少量膠狀物(未反應(yīng)的二苯乙二酮)浮于液面,加入活性炭,攪拌可吸附少量的膠狀物(未反應(yīng)的二苯乙二酮)。(4)由剛果紅試紙的變色范圍可知,當(dāng)pH<3.0時(shí)剛果紅試紙會(huì)變成藍(lán)色,則當(dāng)剛果紅試紙變成藍(lán)色時(shí),停止滴加鹽酸。(5)粗產(chǎn)品中可能含有KCl,則檢驗(yàn)方法為取最后一次洗滌后的濾液,向?yàn)V液中滴加幾滴硝酸酸化的硝酸銀溶液,如果沒有白色沉淀生成,則說明產(chǎn)品已經(jīng)洗滌干凈。1234567

1234567層次2綜合性4.(14分)(2023·湖南卷)金屬Ni對(duì)H2有強(qiáng)吸附作用,被廣泛用于硝基或羰基等不飽和基團(tuán)的催化氫化反應(yīng)。將塊狀Ni轉(zhuǎn)化成多孔型雷尼Ni后,其催化活性顯著提高。已知:①雷尼Ni暴露在空氣中可以自燃,在制備和使用時(shí),需用水或有機(jī)溶劑保持其表面“濕潤”;②鄰硝基苯胺在極性有機(jī)溶劑中更有利于反應(yīng)的進(jìn)行。某實(shí)驗(yàn)小組制備雷尼Ni并探究其催化氫化性能的實(shí)驗(yàn)如下。1234567步驟1:雷尼Ni的制備

步驟2:鄰硝基苯胺的催化氫化反應(yīng)反應(yīng)的原理和實(shí)驗(yàn)裝置圖如下(夾持裝置和攪拌裝置略)。裝置Ⅰ用于儲(chǔ)存H2和監(jiān)測(cè)反應(yīng)過程。1234567回答下列問題。(1)操作(a)中,反應(yīng)的離子方程式是_______________________________。(2)操作(d)中,判斷雷尼Ni被水洗凈的方法是______________________。

(3)操作(e)中,下列溶劑中最有利于步驟2中氫化反應(yīng)的是______(填字母)。A.丙酮 B.四氯化碳C.乙醇 D.正己烷2Al+2OH-+6H2O═2[Al(OH)4]-+3H2↑取最后一次洗滌液,用pH計(jì)(或pH試紙)測(cè)定其pH,若pH=7,說明雷尼Ni已經(jīng)被水洗凈C1234567(4)向集氣管中充入H2時(shí),三通閥的孔路位置如下圖所示。發(fā)生氫化反應(yīng)時(shí),集氣管向裝置Ⅱ供氣,此時(shí)孔路位置需調(diào)節(jié)為__________。

(5)儀器M的名稱是________________。

(6)反應(yīng)前應(yīng)向裝置Ⅱ中通入N2一段時(shí)間,目的是___________________。(7)如果將三頸燒瓶N中的導(dǎo)氣管口插入液面以下,可能導(dǎo)致的后果是_________。

(8)判斷氫化反應(yīng)完全的現(xiàn)象是_____________________________。

B恒壓滴液漏斗

排盡裝置中的空氣,防止雷尼Ni在空氣中自燃

發(fā)生倒吸

裝置Ⅰ中集氣管液面不再上升

1234567解析

(1)Ni-Al合金與NaOH溶液混合后,Al與NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4],與Ni分離而被除去。(2)除Al操作及雷尼Ni在水洗前的堿洗過程中,溶液呈堿性,故判斷雷尼Ni被水洗凈就是測(cè)定溶液中c(H+)=c(OH-),可用pH計(jì)精確測(cè)定(或用pH試紙粗略測(cè)定)最后一次洗滌液的pH是否為7,若測(cè)得pH=7,說明雷尼Ni已經(jīng)被水洗凈。(3)A項(xiàng)中丙酮分子中含有羰基,會(huì)干擾鄰硝基苯胺的催化氫化反應(yīng),依據(jù)信息“鄰硝基苯胺在極性有機(jī)溶劑中更有利于反應(yīng)的進(jìn)行”,在題給B、C、D項(xiàng)中的三種有機(jī)溶劑中,乙醇分子的極性最大,故選C。(4)向集氣管中充入H2時(shí),應(yīng)將三通閥旋轉(zhuǎn)180°,使三通閥的孔路位置如B所示,故選B。1234567(6)依據(jù)信息①可知,雷尼Ni在空氣中會(huì)自燃,故通入N2的作用為排盡裝置中的空氣,防止雷尼Ni在空氣中自燃。(7)由反應(yīng)原理可知,反應(yīng)物中有氣體而生成物中無氣體,因此將導(dǎo)氣管口插入液面以下可能會(huì)發(fā)生倒吸。(8)當(dāng)氫化反應(yīng)完全時(shí),裝置Ⅱ中H2不再參加反應(yīng)即不再消耗H2,則裝置Ⅰ中集氣管液面不再變化(或水準(zhǔn)瓶中液面不再變化)。12345675.(8分)(2023·山東卷節(jié)選)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(diǎn)為31.8℃,熔點(diǎn)為-126.5℃,易水解。實(shí)驗(yàn)室根據(jù)反應(yīng)Si+3HClSiHCl3+H2,利用如圖裝置制備SiHCl3粗品(加熱及夾持裝置略)。回答下列問題:1234567(1)制備SiHCl3時(shí)進(jìn)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(shí)間后接通冷凝裝置,加熱開始反應(yīng)。操作(ⅰ)為__________________________________;

判斷制備反應(yīng)結(jié)束的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____________________________,圖示裝置存在的兩處缺陷是①______________________________________;②____________________________________。

組裝好實(shí)驗(yàn)儀器,檢查裝置氣密性

冷凝管下端無液體滴下

裝置C、D之間缺少吸水(或干燥)裝置裝置D之后無尾氣(H2)處理裝置

解析

因該實(shí)驗(yàn)中有氣體通入和產(chǎn)生,故實(shí)驗(yàn)開始前必須先檢查裝置的氣密性;制備反應(yīng)結(jié)束時(shí),管式爐中硅粉轉(zhuǎn)化為SiHCl3且被冷凝后進(jìn)入蒸餾燒瓶,因此可通過觀察冷凝管下端無液體滴下來判斷反應(yīng)結(jié)束。因SiHCl3易水解,需在裝置C、D之間增加吸水(或干燥)裝置;產(chǎn)物氫氣是可燃性氣體且無法被NaOH溶液吸收,需要另增加氫氣處理裝置(如用儲(chǔ)氣瓶、氣球收集等)。1234567(2)采用如下方法測(cè)定溶有少量HCl的SiHCl3的純度。m1g樣品經(jīng)水解、干燥等預(yù)處理過程得硅酸水合物后,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作:①__________,②__________(填操作名稱),③稱量等操作,測(cè)得所得固體氧化物質(zhì)量為m2g,從下列儀器中選出①、②中需使用的儀器,依次為__________(填字母)。測(cè)得樣品純度為_______________(用含m1、m2的代數(shù)式表示)。

煅燒

冷卻

A、C

1234567

12345676.(8分)(2024·湖南長沙高三模擬)醋酸鈷與雙水楊醛縮乙二胺形成的配合物[Co(Ⅱ)Salen]具有可逆載氧能力,能模擬金屬蛋白的載氧作用,在催化氧化反應(yīng)中應(yīng)用廣泛。該配合物的合成反應(yīng)如下所示,回答下列問題。1234567Ⅰ.合成(1)合成裝置如圖所示。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下,向含有雙水楊醛縮乙二胺的乙醇溶液中緩慢滴加醋酸鈷的乙醇溶液,加熱回流。A處應(yīng)安裝的儀器是__________(填名稱),B處應(yīng)安裝的儀器是_____________(填名稱)。裝置C的作用是__________。

球形冷凝管

恒壓滴液漏斗

液封

1234567(2)回流1h,沉淀轉(zhuǎn)化為暗紅色晶體?；亓鹘Y(jié)束后進(jìn)行如下操作:A.停止通氮?dú)釨.停止加熱C.關(guān)閉冷凝水正確的操作順序?yàn)開_________(填字母)。充分冷卻后將溶液過濾、洗滌并干燥,得到配合物[Co(Ⅱ)Salen]。

BCA1234567Ⅱ.載氧量測(cè)定(3)將mg的[Co(Ⅱ)Salen](相對(duì)分子質(zhì)量為Mr)加入圓底燒瓶中,在恒壓滴液漏斗中加入DMF(配合物在DMF中可吸氧),按如圖連接裝置。通入氧氣,趕盡體系內(nèi)的空氣。檢查儀器氣密性的操作為:先關(guān)閉_____________,然后調(diào)節(jié)水平儀的液面至與量氣管液面產(chǎn)生一定液面差。裝置不漏氣的現(xiàn)象是_________________。

活塞1和活塞2液面差恒定

1234567(4)調(diào)整水平儀高度,待量氣管液面與水平儀液面齊平時(shí),記錄量氣管液面的體積刻度為V1。將DMF加入圓底燒瓶,待吸氧反應(yīng)結(jié)束后,再次使量氣管液面與水平儀液面齊平,記錄量氣管液面的體積刻度V2。已知大氣壓為p,氧氣的壓強(qiáng)為p(O2),溫度為t

℃。配合物載氧量[n(吸收的O2)∶n([Co(Ⅱ)Salen])]的計(jì)算式為_________________(結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT進(jìn)行解答,上述V1、V2對(duì)應(yīng)的單位均為m3)。

1234567解析

由題意可知,制備配合物的操作是在氮?dú)獗Ｗo(hù)作用下,向盛有雙水楊醛縮乙二胺的乙醇溶液的三頸燒瓶中緩慢滴入醋酸鈷的乙醇溶液,加熱回流1

h,待沉淀轉(zhuǎn)化為暗紅色晶體后停止加熱、關(guān)閉冷凝水、停止通入氮?dú)?充分冷卻后將溶液過濾、洗滌、干燥得到配合物。(1)由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知,A處的裝置應(yīng)為起冷凝回流作用的球形冷凝管,B處裝置應(yīng)為便于醋酸鈷的乙醇溶液順利流下的恒壓滴液漏斗;裝置C是起液封的作用,防止空氣中的氧氣進(jìn)入三頸燒瓶中。(2)由分析可知,回流結(jié)束后的操作為停止加熱、關(guān)閉冷凝水、停止通入氮?dú)?充分冷卻后將溶液過濾、洗滌、干燥得到配合物。1234567

1234567層次3創(chuàng)新性7.(12分)苯硫酚(C6H5—SH)是一種局部麻醉劑。某小組擬制備苯硫酚并探究其性質(zhì),已知相關(guān)物質(zhì)的部分信息如表所示:物質(zhì)化學(xué)式相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)密度溶解性苯硫酚C6