届高三化学二轮巧解非选择题之实验专项四有机物的制备.docx
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届高三化学二轮巧解非选择题之实验专项四有机物的制备
2021届高三化学二轮巧解非选择题之实验专项（四）
有机物的制备
1.氯乙酸（ClCH2COOH）常用作制造各种染料、除锈剂等。
实验室采用乙酸氯化法（Cl2和冰醋酸共热可制得氯乙酸,伴随有醋酸的多氯代物生成）合成氯乙酸的装置如下图（加热装置省略）。
请回答下列问题:
1.仪器a的名称为__________（填仪器名称）。
2.装置A中发生反应的离子方程式为__________
3.仪器组装完成,关闭分液漏斗活塞和止水夹K2,打开K1,向装置B中长颈漏斗中注入液体至形成一段水柱,若__________,则气密性良好。
4.装置B的作用之一是观察Cl2的生成速率,则B中盛放的液体为__________,实验结束时,关闭分液漏斗活塞和止水夹K1,此时装置B的作用是__________
5.通过佛尔哈德法可以测定氯乙酸产品中氯元素的质量分数,实验步骤如下:
Ⅰ.取0.284g粗 产品于锥形瓶中,加入足量NaOH溶液,煮沸,完全水解后加稀硝酸调至酸性。
Ⅱ.向锥形瓶中加入0.4200mol·L-1的AgNO3溶液10.00mL,使Cl-完全沉淀。
Ⅲ.向其中加入2.00mL硝基苯,用力摇动,使沉淀表面被硝基苯覆盖。
Ⅳ.加入指示剂,用0.0200mol·L-1NH4SCN标准溶液滴定过量Ag+至终点,消耗10.00mLNH4SCN溶液。
已知:
Ksp（AgCl）=3.2×10-10,Ksp（AgSCN）=2.0×10-12。
① 滴定选用的指示剂是__________（填代号）。
a.FeCl2 b.NH4Fe（SO4）2 c.淀粉 d.甲基橙
②实验过程中加入硝基苯的目的是__________,若无此操作所测氯元素的质量分数将会__________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
③粗产品中氯元素的质量分数为__________。
2.正丁醚常用作有机反应的溶剂。
实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下:
已知:
（1）
（2）反应物和产物的相关数据如下
相对分子质量
沸点/℃
密度（g/cm3）
水中溶解性
正丁醇
74
117.2
0.819
微溶
正丁醚
130
142.0
0.7704
几乎不溶
制备过程如下:
①将6mL浓硫酸和37g正丁醇,按一定顺序添加到A中,并加几粒沸石。
②加热A中反应液,迅速升温至135℃,维持反应一段时间。
③待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70mL水的分液漏斗中,振摇后静置,分液得粗产物。
④粗产物依次用40mL水、20mLNaOH溶液和40mL水洗涤,分液后加入约3g无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏,收集馏分,得纯净正丁醚。
请回答:
1.步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为__________。
2.步骤③的目的是初步洗去__________,振摇后静置,粗产物应从分液漏斗的__________（填“上”或“下”）口分离出。
3.步骤④中最后一次水洗的目的是__________。
4.步骤⑤中,加热蒸馏时应收集__________（填选项字母）左右的馏分。
a.100℃b.117℃c.135℃d.142℃
5.反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层,随着反应的进行,分水器中液体逐渐增多至充满时,上层液体会从左侧支管自动流回A。
分水器中上层液体的主要成分为__________,下层液体的主要成分为__________。
3.己二酸是重要的有机合成中间体,是重要的化工原料。
己二酸的物理常数如表所示:
物质
色态
相对分子质量
熔点/℃
溶解度（性）
g/100 mL水
乙醇
乙二酸
白色晶体
146
152
15 ℃
25 ℃
100 ℃
易溶
1.4
2.3
160
Ⅰ.制备己二酸的一种反应机理如下:
制备己二酸的装置如图1所示（夹持、加热装置省略）。
（1）向三颈烧瓶中加入2 mL浓HNO3,再缓慢滴加1 mL环己醇,保持80 ℃持续反应2 h。
仪器b的名称是______________,能否用于蒸馏冷凝:
______________（填“能”或“否”）。
反应结束冷却至室温后,在冰水浴中冷却,分离出己二酸粗品,用冰水浴的目的是_________________。
（2）图1装置的缺陷为____________________。
Ⅱ.用浓HNO3做氧化剂的合成方法中,浓HNO3会严重腐蚀设备。
科学家改进了合成已二酸的方法,改进后的反应机理如下:
（环己烯,难溶于水,易溶于乙醇）
使用的装置如图2所示（夹持、加热装置省略）。
（3）仪器c与a相比较,优点在于_______________。
（4）提纯己二酸粗产品时要用少量乙醇洗涤,目的是____________。
（5）实验结束后,准确称取实验产品0.1500 g于250 mL锥形瓶中,加入50 mL热的蒸馏水,搅拌溶解,滴加几滴酚酞。
用0.1000 mol•L-1NaOH溶液滴定。
重复上述操作两次,消耗NaOH的平均体积为20.00 mL。
①滴定终点的现象为______________。
②产品的纯度为______________（保留3位有效数字）。
4.环己烯是合成赖氨酸、环己酮、苯酚等的重要原料，也常用作石油萃取剂及高辛烷值汽油稳定剂。
制备环己烯的反应原理如下：
主反应
副反应
制备环己烯的实验装置图如下：
（夹持装置及加热装置已省略）
相应的实验流程如图4所示：
相关物质沸点、密度、溶解性如下：
沸点/℃
密度/（
）
水中溶解性
环己醇
161
0.9624
可溶于水
环己烯
83
0.811
不溶于水
85%
溶液
1.69
易溶于水
环己烯与水形成的共沸物（含水10%）
70.8
环己醇与水形成的共沸物（含水80%）
97.8
回答下列问题：
（1）实验中不用浓硫酸，而用85%
溶液，说明理由（写出一条即可）。
（2）向粗产物环己烯中加入食盐使水层饱和的目的是；水浴蒸馏前加入无水氯化钙的目的是.
（3）仪器A、B的名称分别是。
（4）蒸馏提纯时用到水浴加热的方法，其优点是（写出两条即可）。
（5）文献资料要求本实验的反应温度应不超过90℃，其原因是。
（6）本实验最终得环己烯纯品2.75g，环己烯的产率为%。
5.对叔丁基苯酚[
]是一种重要的涂料生产中间体。
现实验室以苯酚、叔丁基氯
[
]等为原料制备对叔丁基苯酚，通常以无水氯化铝为催化剂，反应的化学方程式为
，相应的实验操作流程如图1所示：
实验装置如图2所示（夹持装置略）：
已知：
苯酚、对叔丁基苯酚易被氧化；叔丁基氯的沸点为51~52℃；氯化铝易发生水解；对叔丁基苯酚易溶于有机溶剂、微溶于水。
回答下列问题：
（1）仪器A的名称为_______________，仪器C中支管的作用为________________，仪器A中冷却水应从______________（填“a”或“b”）口流入。
（2）气体吸收装置中的玻璃漏斗应略倾斜，且不能全埋在水中，其原因是_________________。
（3）当向苯酚和叔丁基氯的混合物中加入
固体时，反应剧烈进行，若该反应过于剧烈，可采取的一种措施为_________________。
（4）合成对叔丁基苯酚需要在无水环境下进行，仪器B中应放入干燥剂，则可选用的干燥剂有_______________。
A.无水
B.
C.硅胶D.浓硫酸
（5）重结晶过程为：
加热溶解→活性炭脱色→趁热过滤→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。
在重结晶过程中，除去不溶性杂质的步骤是_________________。
（6）本实验中，对叔丁基苯酚的产率为_________________。
6.苯甲酸（
）广泛应用于制药和化工行业。
某小组同学尝试利用甲苯（
）的氧化反应制备苯甲酸，反应原理为：
相关物质的部分信息如下表：
名称
相对分
子质量
性状
熔点/℃
沸点/℃
密度/
溶解度g
4℃冷水
75℃热水
甲苯
92
无色液体易燃易挥发
-95
110.6
0.87
不溶
不溶
苯甲酸
122
白色片状或针状品体
122.4
248
1.27
0.18
2.20
实验装置（部分夹持装置已略去）和流程如下：
请回答：
（1）装置一中A的名称为__________，在本实验中，下列规格的A中最合适的是_____（填字母）。
A.
B.
C.
D.
（2）相对于用酒精灯直接加热，用热水浴加热的优点是______________________。
（3）判断甲苯被氧化完全的实验现象是____________________________。
（4）抽滤可利用装置二完成，抽滤的优点是__________。
抽滤1后洗涤固体应选____（填序号，下同），抽滤2后洗涤固体应选_____。
A.4℃冷水B.75℃热水C.A和B均可
（5）混合液A中加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是________________，若不加入，产生的主要问题是____________________________。
（6）纯化固体时可采用的物理方法的名称是__________。
（7）若加入
甲苯，纯化后所得产品的质量为
，则苯甲酸的产率为________。
7.肉桂酸为微有桂皮香气的无色针状晶体，能抑制黑色酪氨酸酶的形成，是高级防晒霜中必不可少的成分之一。
在实验室中探究以苯甲醛和乙酸酐为原料制取肉桂酸的实验方法的具体流程如下：
已知：
物质
苯甲醛
乙酸酐
肉桂酸
熔点/℃
-25～-27
-72～-74
131～134
相对密度/（g·cm-3）
1.04
1.10
1.25
相对分子质量
106
102
148
回答下列问题：
（1）步骤①向三颈烧瓶内加入20mL。
苯甲醛（油状物）和20mL乙酸酐，混合均匀后，在170～180℃加热反应1h，冷却。
采用的合适的加热方式是________（填字母）。
A．热水浴B．酒精喷灯C．油浴D．电炉
（2）步骤②向三颈烧瓶内分批加入20mL水和Na2CO3固体，调节溶液pH约为8。
Na2CO3固体需分批加入的原因是________________________。
（3）步骤③加入活性炭，用图1水蒸气蒸馏装置蒸馏除去溶液中未反应的苯甲醛。
仪器A的名称是________；判断蒸馏结束的方法是________________________。
（4）步骤④将反应混合物趁热过滤。
趁热过滤的目的是________________。
（5）步骤⑤将滤液冷却至室温，用浓盐酸酸化至滤液pH＝3，析出大量晶体，抽滤，并用少量冷水洗涤晶体，干燥，最后得到白色的肉桂酸粉末24.6g。
抽滤需要的主要仪器除抽滤瓶、安全瓶和抽气泵外，还需要________（填“布氏漏斗”或“普通漏斗”）；采用如图2装置进行干燥，其优点是________________________。
（6）本实验产品的产率是________________（保留两位有效数字）。
答案以及解析
1.答案：
1.球形冷凝管;2.
;3.水柱高度保持不变;
4.饱和食盐水；储存Cl2,平衡B装置内外气压;5.b;防止AgCl转化为AgSCN;偏小;50％
解析：
2.高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气、氯化锰、氯化钾和水,反应的离子方程式
。
3.该操作为检查装置的气密性:
仪器组装完成,关闭分液漏斗塞和止水夹K2,打开K1,向装置B中长颈漏斗中注入液体至形成一段水柱,若水柱高度保持不变,则气密性良好。
4.反应产生的氯气中含有氯化氢杂质气体,因此要用饱和食盐水除去氯化氢气体,B中盛放的液体为饱和食盐水;实验结束时,关闭分液漏斗活塞和止水夹K1,此时装置B的作用是储存Cl2,平衡B装置内外气压。
5.①由于铁离子能够与硫氰化铵反应显红色,则滴定选用的指示剂为NH4Fe（SO4）2.
②实验过程中加入硝基苯的目的是覆盖氯化银,防止氯化银转化为AgSCN而导致数据不准确;若无此操作,消耗的NH4SCN溶液的体积偏大,根据题中的计算原理可知所测氯元素的质量分数将会偏小。
③根据题意可知,NH4SCN的物质的量为0.0002mol,则与SCN-反应的Ag+的物质的量为0.0002mol,而总的Ag+的物质的量为0.0042mol,则与Cl-反应的Ag+的物质的量为0.0042mol-0.0002mol=0.0040mol,故Cl-的物质的量为0.0040mol,则粗产品中氯元素的质量分数为
。
2.答案：
1.先加入正丁醇，再加入浓硫酸;2.浓硫酸;上;3.洗去有机层中残留的NaOH及中和反应生成的盐4.d;5.正丁醇;水
3.答案：
（1）（球形）冷凝管；否；降低己二酸的溶解度，便于分离
（2）缺少尾气吸收装置
（3）平衡压强，使液体顺利流出
（4）除去产品中附着的环己烯，同时便于固体干燥
（5）①滴入最后一滴NaOH溶液时，锥形瓶中溶液由无色变为浅红色，且30s不褪色；
②97.3%（或0.973）
解析：
（1）观察实验装置可知，仪器b的名称为（球形）冷凝管；球形冷凝管不能用于蒸馏冷凝；由题给己二酸的物理常数可知，低温时己二酸的溶解度较小，故用冰水浴冷却的目的是降低己二酸的溶解度，便于分离。
（2）由题给反应机理知反应中有氮氧化物生成，故应该有尾气吸收装置。
（3）观察题给装置可知，仪器a为滴液漏斗，仪器c为恒压滴液漏斗，仪器c与仪器a相比能平衡压强，使液体顺利流出。
（4）根据题给物质性质信息，可以判断出用少量乙醇洗涤的目的是除去产品中附着的环己烯，同时便于固体干燥。
（5）①原溶液为己二酸溶液，加入酚酞后，溶液为无色，加入NaOH溶液到滴定终点时，溶液变为浅红色，且30 s不褪色；②消耗NaOH溶液的平均体积为20.00 mL，设产品中所含己二酸的物质的量为x，则有：
HOOC（CH2）4COOH~2NaOH
12
x20×10-3 L×0.1000mol•L-1
解得x=10-3 mol,
则产品的纯度=
×100%≈97.3%。
4.答案：
（1）浓硫酸具有强氧化性，会氧化部分原料，导致产率降低（其他合理答案也可）
（2）降低环己烯的溶解度，加快有机层与无机层的分层；除去残留在有机层中的水，防止蒸馏产品形成环己烯与水的共沸物，提高所得产品纯度
（3）直形冷凝管、分液漏斗
（4）受热均匀、易控制加热温度（其他合理答案也可）
（5）环己醇能与水形成共沸物，且该共沸物的沸点为97.8℃，若加热温度超过90℃会造成原料环己醇的大量流失，从而降低产率
（6）34.9
解析：
（1）由于浓硫酸具有强氧化性，反应时部分原料会被氧化，发生副反应，使产率有所降低。
此外反应时会有少量SO2气体放出，在提纯时需要碱洗，增加了提纯步骤。
（2）向粗产物环己烯中加入食盐使水层饱和的目的是降低环己烯的溶解度，加快有机层与无机层的分层；加入无水氯化钙后，氯化钙能与残留在有机层中的水反应生成
，除去水分，防止蒸馏时形成环己烯与水的共沸物，提高所得产品纯度。
（3）仪器A为直形冷凝管，仪器B为分液漏斗。
（4）水浴加热的优点一是受热均匀；二是易控制加热温度。
（5）环己醇能与水形成共沸物，且该共沸物的沸点为97.8℃，若加热温度超过90℃会造成原料环己醇的大量流失，从而降低产率。
（6）环己烯理论产量为10mL×0.9624
×82÷100=7.89g，则产率为2.75÷7.89×100%=34.9%。
5.答案：
（1）球形冷凝管；平衡压强，使液体顺利滴下；b
（2）反应过程中有大量HCl气体产生，若将其全埋在水中会产生倒吸现象，引发事故
（3）用冷水浴进行冷却
（4）C
（5）趁热过滤
（6）80%
解析：
（1）仪器A为球形冷凝管，仪器C中支管的作用是平衡压强，使液体顺利滴下；球形冷凝管中冷却水应从b口流入。
（2）由于反应过程中有大量HCl气体产生，所以不能将玻璃漏斗全埋在水中，否则会产生倒吸现象，引发事故。
（3）反应过于剧烈时可用冷水浴进行冷却，降低反应体系的温度。
（4）仪器B中必须用固体干燥剂，且吸水后仍然为固态物质，所以只有硅胶符合要求。
（5）在重结晶过程中不溶性杂质在趁热过滤时被除去。
（6）叔丁基氯过量，按苯酚的量进行计算，设理论上得到
对叔丁基苯酚，则：
94150
1.41g
解得
，则对叔丁基苯酚的产率为
。
6.答案：
（1）三颈烧瓶；D
（2）便于控制温度且受热均匀
（3）三颈烧瓶内液体不分层、回流液不再出现油珠
（4）得到的沉淀较干燥且过滤速度快；B；A
（5）除去过量的高锰酸钾；盐酸酸化时会产生氯气
（6）重结晶法
（7）61.7%
解析：
（1）观察实验装置，可以判断A为三颈烧瓶，其在加热时，液体体积一般不超过容积的
，不少于
，故选择
规格。
（2）水浴加热能够使三颈烧瓶均匀受热。
（3）甲苯与高锰酸钾反应完全后，若甲苯没有剩余，则原本不溶于水的甲苯层消失，液体不分层，且回流液中也不会有甲苯。
（4）抽滤能够快速过滤，且所得沉淀较干燥。
混合液B在抽滤时会有少量苯甲酸混入所得的固体中，用热水洗涤可以将这部分苯甲酸溶解，故应选75℃热水。
抽滤2后所得固体是苯甲酸，若用热水洗涤固体会损失部分苯甲酸，故应选4℃冷水。
（5）混合液A中加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是除去过量的高锰酸钾，否则在后续步骤中加入浓盐酸时会产生氯气。
（6）因苯甲酸在水中的溶解度随温度升高而明显增大，故提纯苯甲酸可采用重结晶法。
（7）若加入的
甲苯完全反应，且整个过程无损失，则所得苯甲酸应为
，而实际所得苯甲酸产品的质量为
，则苯甲酸的产率为
。
7.答案：
（1）C
（2）防止加入太快，产生大量CO2气体，可能会将反应液冲出，且不利于溶液pH的测定
（3）冷凝管；馏出物不存在油状液体
（4）除去固体杂质，防止肉桂酸钠结晶析出
（5）布氏漏斗；便于控制温度，防止温度过高使产品变质（或其他合理答案）
（6）85%（或0.85）
解析：
：
（3）苯甲醛是油状物故水蒸气蒸馏时，馏出物不存在油状液体时可判断蒸馏结束。
（4）由步骤可知，趁热过滤后对滤液进行结晶，故趁热过滤的目的是除去固体杂质，并保证产品不析出。
（5）抽滤需要的主要仪器是布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶和抽气泵等；热水浴干燥的优点是便于控制温度，防止温度过高使产品变质。
（6）根据苯甲醛和乙酸酐加入量可知，理论上以苯甲醛的加入量来计算肉桂酸的质量，m（肉桂酸）=
，产率为
。
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