/第54講物質(zhì)制備的綜合實(shí)驗(yàn)探究1.(2023·湖北卷，8,3分)實(shí)驗(yàn)室用以下裝置(夾持和水浴加熱裝置略)制備乙酸異戊酯(沸點(diǎn)142℃)，實(shí)驗(yàn)中利用環(huán)己烷—水的共沸體系(沸點(diǎn)69℃)帶出水分。已知體系中沸點(diǎn)最低的有機(jī)物是環(huán)己烷(沸點(diǎn)81℃)，其反應(yīng)原理：下列說法錯誤的是()A．以共沸體系帶水促使反應(yīng)正向進(jìn)行B．反應(yīng)時水浴溫度需嚴(yán)格控制在69℃C．接收瓶中會出現(xiàn)分層現(xiàn)象D．根據(jù)帶出水的體積可估算反應(yīng)進(jìn)度[答案]B[解析]以共沸體系帶水即移走生成物水，促使反應(yīng)正向進(jìn)行，A項(xiàng)正確；因?yàn)榉磻?yīng)體系中沸點(diǎn)最低的有機(jī)物環(huán)己烷的沸點(diǎn)是81℃，同時要使共沸體系溫度達(dá)到69℃，則水浴溫度要控制在69～81℃之間，B項(xiàng)錯誤；環(huán)己烷難溶于水，且密度小于水，所以蒸出物中環(huán)己烷和水會分層，且環(huán)己烷在上層，C項(xiàng)正確；根據(jù)酯化反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系，利用帶出水的體積可估算反應(yīng)進(jìn)度，D項(xiàng)正確。2．(2024·全國甲卷，27,14分)CO(NH2)2·H2O2(俗稱過氧化脲)是一種消毒劑，實(shí)驗(yàn)室中可用尿素與過氧化氫制取，反應(yīng)方程式如下：CO(NH2)2＋H2O2=CO(NH2)2·H2O2(一)過氧化脲的合成燒杯中分別加入25mL30%H2O2(ρ＝1.11g·cm－3)、40mL蒸餾水和12.0g尿素，攪拌溶解。30℃下反應(yīng)40min，冷卻結(jié)晶、過濾、干燥，得白色針狀晶體9.4g。(二)過氧化脲性質(zhì)檢測Ⅰ.過氧化脲溶液用稀H2SO4酸化后，滴加KMnO4溶液，紫紅色消失。Ⅱ.過氧化脲溶液用稀H2SO4酸化后，加入KI溶液和四氯化碳，振蕩，靜置。(三)產(chǎn)品純度測定溶液配制：稱取一定量產(chǎn)品，用蒸餾水溶解后配制成100mL溶液。滴定分析：量取25.00mL過氧化脲溶液至錐形瓶中，加入一定量稀H2SO4，用準(zhǔn)確濃度的KMnO4溶液滴定至微紅色，記錄滴定體積，計(jì)算純度?；卮鹣铝袉栴}：(1)過濾中使用到的玻璃儀器有________(寫出兩種即可)。(2)過氧化脲的產(chǎn)率為________。(3)性質(zhì)檢測Ⅱ中的現(xiàn)象為____________________________________________________________________________________________________________________________________________。性質(zhì)檢測Ⅰ和Ⅱ分別說明過氧化脲具有的性質(zhì)是________________。(4)下圖為“溶液配制”的部分過程，操作a應(yīng)重復(fù)3次，目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，定容后還需要的操作為________________。(5)“滴定分析”步驟中，下列操作錯誤的是________(填標(biāo)號)。A．KMnO4溶液置于酸式滴定管中B．用量筒量取25.00mL過氧化脲溶液C．滴定近終點(diǎn)時，用洗瓶沖洗錐形瓶內(nèi)壁D．錐形瓶內(nèi)溶液變色后，立即記錄滴定管液面刻度(6)以下操作導(dǎo)致過氧化脲純度測定結(jié)果偏低的是________(填標(biāo)號)。A．容量瓶中液面超過刻度線B．滴定管水洗后未用KMnO4溶液潤洗C．搖動錐形瓶時KMnO4溶液滴到錐形瓶外D．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失[答案](1)燒杯、漏斗、玻璃棒(任寫兩種)(2)50%(3)液體分層，下層呈紫紅色，上層無色還原性、氧化性(4)防止溶質(zhì)損失導(dǎo)致所配溶液濃度偏低蓋好瓶塞，反復(fù)上下顛倒，搖勻，裝瓶(5)BD(6)A[解析](2)根據(jù)題給反應(yīng)物的加入量，計(jì)算得尿素為0.2mol，H2O2過量，則過氧化脲的理論產(chǎn)量為0.2mol×94g·mol－1＝18.8g，實(shí)際產(chǎn)量為9.4g，故產(chǎn)率為eq\f(9.4g,18.8g)×100%＝50%。(3)過氧化脲中“H2O2”的O元素為－1價，既可將KMnO4溶液中的MnOeq\o\al(－,4)還原為Mn2＋，又可將KI溶液中的I－氧化為I2，體現(xiàn)了其還原性和氧化性。(4)操作a為洗滌和轉(zhuǎn)移洗滌液，需要重復(fù)3次，防止燒杯和玻璃棒上殘留溶質(zhì)。(5)KMnO4溶液有強(qiáng)氧化性，應(yīng)置于酸式滴定管中，A項(xiàng)正確；量筒的精確度達(dá)不到0.01mL,25.00mL過氧化脲溶液應(yīng)用酸式滴定管量取，B項(xiàng)錯誤；滴定近終點(diǎn)時，滴加半滴KMnO4溶液至錐形瓶內(nèi)壁上之后，需用洗瓶沖洗錐形瓶內(nèi)壁，C項(xiàng)正確；錐形瓶內(nèi)溶液變色后，半分鐘內(nèi)顏色不恢復(fù)，才可記錄滴定管液面刻度，D項(xiàng)錯誤。(6)A項(xiàng)，容量瓶中配制的是過氧化脲溶液，液面超過刻度線，將導(dǎo)致溶液濃度偏低，則滴定時消耗的KMnO4溶液體積偏小，使測定結(jié)果偏低。B項(xiàng)，滴定管水洗后未用KMnO4溶液潤洗，會導(dǎo)致滴定管盛裝的KMnO4溶液被稀釋，滴定時消耗的KMnO4溶液體積偏大，使測定結(jié)果偏高。C項(xiàng)，KMnO4溶液滴到錐形瓶外，會導(dǎo)致滴定時消耗的KMnO4溶液體積偏大，使測定結(jié)果偏高。D項(xiàng)，滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失，會導(dǎo)致消耗KMnO4溶液體積的讀數(shù)偏大，使測定結(jié)果偏高。3．(2024·湖南卷，15,14分)亞銅配合物廣泛用作催化劑。實(shí)驗(yàn)室制備[Cu(CH3CN)4]ClO4的反應(yīng)原理如下：Cu(ClO4)2·6H2O＋Cu＋8CH3CN=2[Cu(CH3CN)4]ClO4＋6H2O實(shí)驗(yàn)步驟如下：分別稱取3.71gCu(ClO4)2·6H2O和0.76gCu粉置于100mL乙腈(CH3CN)中反應(yīng)，回流裝置圖和蒸餾裝置圖(加熱、夾持等裝置略)如下：已知：①乙腈是一種易揮發(fā)的強(qiáng)極性配位溶劑；②相關(guān)物質(zhì)的信息如下：化合物[Cu(CH3CN)4]ClO4Cu(ClO4)2·6H2O相對分子質(zhì)量327.5371在乙腈中顏色無色藍(lán)色回答下列問題：(1)下列與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的圖標(biāo)表示排風(fēng)的是________(填標(biāo)號)。(2)裝置Ⅰ中儀器M的名稱為________________。(3)裝置Ⅰ中反應(yīng)完全的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)裝置Ⅰ和Ⅱ中N2氣球的作用是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步驟c直接獲得，而是先蒸餾至接近飽和，再經(jīng)步驟d冷卻結(jié)晶獲得。這樣處理的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)為了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4結(jié)晶，步驟e中向母液中加入的最佳溶劑是________(填標(biāo)號)。A．水 B．乙醇C．乙醚(7)合并步驟d和e所得的產(chǎn)物，總質(zhì)量為5.32g，則總收率為________(用百分?jǐn)?shù)表示，保留一位小數(shù))。[答案](1)D(2)球形冷凝管(3)燒瓶內(nèi)藍(lán)色消失(4)提供保護(hù)氣，防止＋1價銅被氧化(5)防止直接蒸餾時，乙腈完全揮發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)物分解(6)C(7)81.2%[解析](1)A、B、C、D、E的圖標(biāo)分別代表護(hù)目鏡、明火、熱燙、排風(fēng)和洗手，故選D。(3)3.71gCu(ClO4)2·6H2O的物質(zhì)的量為0.01mol,0.76gCu的物質(zhì)的量約為0.012mol，根據(jù)反應(yīng)原理可知，加入的Cu稍過量。由已知信息可知，發(fā)生反應(yīng)前溶液呈藍(lán)色，生成物在乙腈中為無色，故當(dāng)燒瓶內(nèi)藍(lán)色消失可說明反應(yīng)完全。(4)＋1價銅易被氧化，所以需要通入氮?dú)獗Ｗo(hù)。(6)乙醚為非極性溶劑，向溶液中加入乙醚，可降低產(chǎn)品的溶解度。(7)起始加入3.71gCu(ClO4)2·6H2O(0.01mol)和0.76gCu(約為0.012mol)，理論上可制得0.02mol產(chǎn)品(6.55g)故總收率＝eq\f(實(shí)際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)＝eq\f(5.32g,6.55g)×100%≈81.2%。本講要點(diǎn)速記：1．物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)思維模型制備環(huán)節(jié)反應(yīng)裝置的選取，反應(yīng)條件的控制(控溫、調(diào)節(jié)pH等)分離提純環(huán)節(jié)方法的選擇，儀器的名稱、用法，操作的注意事項(xiàng)，具體做法的目的驗(yàn)純環(huán)節(jié)針對雜質(zhì)，取樣，加水溶解，加檢驗(yàn)試劑，觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論(定性檢驗(yàn))測純環(huán)節(jié)針對產(chǎn)品，設(shè)計(jì)純度測定方案(定量測定)精純環(huán)節(jié)方法的選擇及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)注意：①若反應(yīng)物或生成物易與空氣中的成分反應(yīng)，應(yīng)增加排空氣裝置，反應(yīng)開始前先將裝置內(nèi)的空氣排盡。②制備在空氣中易吸水或易水解的物質(zhì)(如Al2S3、AlCl3等)時，應(yīng)在制備裝置或收集裝置的后方接一個干燥裝置，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入。③用液體吸收氣體時，若氣體的溶解度較大，應(yīng)增加防倒吸裝置。2．制備實(shí)驗(yàn)方案的評價科學(xué)性、可行性視角①原理是否正確、可行②操作是否安全、合理③步驟是否簡單、方便④實(shí)驗(yàn)效果是否明顯綠色化學(xué)視角①反應(yīng)原料是否易得、