高考化学大题专项复习有机物制备类实验题.docx

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高考化学大题专项复习有机物制备类实验题

2020年高考化学大题专项复习：

有机物制备类实验题

1．苯胺是重要的化工原料。

某兴趣小组在实验室里进行苯胺的相关实验。

已知：

①和NH3相似，与盐酸反应生成易溶于水的盐

②用硝基苯制取苯胺的反应原理：

+3Sn+12HCl+3SnCl4+4H2O

③有关物质的部分物理性质见下表：

I．比较苯胺与氨气的性质

（1）将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近，产生白烟，反应的化学方程式

为；用苯胺代替浓氨水重复上述实验，却观察不到白烟，原因是。

Ⅱ.制备苯胺

往图1所示装置（夹持装置略，下同）的冷凝管口分批加入20mL浓盐酸（过量），置于热水浴中回流20min，使硝基苯充分还原；冷却后，往三颈烧瓶中滴入一定量50%NaOH溶液，至溶液呈碱性。

（2）冷凝管的进水口是____（填“a”或“b”）；

（3）

滴加NaOH溶液的主要目的是析出苯胺，反应的离子方程式为。

Ⅲ．提取苯胺

i．取出图1所示装置中的三颈烧瓶，改装为图2所示装置。

加热装置A产生水蒸气，烧瓶C中收集到苯胺与水的混合物；分离混合物得到粗苯胺和水溶液。

ii．往所得水溶液中加入氯化钠固体，使溶液达到饱和状态，再用乙醚萃取，得到乙醚萃取液。

iii．合并粗苯胺和乙醚萃取液，用NaOH固体干燥，蒸馏后得到苯胺2.79g。

（4）

装置B无需用到温度计，理由是。

（5）操作i中，为了分离混合物，取出烧瓶C前，应先打开止水夹d，再停止加热，理由

是。

（6）

该实验中苯胺的产率为。

（7）

欲在不加热条件下除去苯胺中的少量硝基苯杂质，简述实验方案：

__。

【答案】

（1）NH3+HCl=NH4Cl苯胺沸点较高，不易挥发

（2）b

（3）C6H5NH3++OH-C6H5NH2+H2O

（4）蒸出物为混合物，无需控制温度

（5）防止B中液体倒吸

（6）60.0%

（7）加入稀盐酸，分液除去硝基苯，再加入氢氧化钠溶液，分液去水层后，加入NaOH固体干燥、过滤

【解析】

制备苯胺：

向硝基苯和锡粉混合物中分批加入过量的盐酸，可生成苯胺，分批加入盐酸可

以防止反应太剧烈，减少因挥发而造成的损失，且过量的盐酸可以和苯胺反应生成

C6H5NH3Cl，之后再加入NaOH与C6H5NH3Cl反应生成苯胺。

（1）将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近，因为两者都有挥发性，在空气中相遇时反应生成NH4Cl白色固体，故产生白烟方程式为NH3+HCl=NH4Cl；依据表中信息，苯胺沸点较高（184℃），不易挥发，因此用苯胺代替浓氨水，观察不到白烟；

（2）图中球形冷凝管的水流方向应为“下进上出”即“b进a出”，才能保证冷凝管内充满冷却水，获得充分冷凝的效果；

（3）过量浓盐酸与苯胺反应生成C6H5NH3Cl，使制取反应正向移动，充分反应后加入

NaOH溶液使C6H5NH3Cl生成C6H5NH2，离子反应方程式为C6H5NH3++OH-=

C6H5NH2+H2O；

（4）由于蒸出物为水和苯胺的混合物，故无需控制温度；

（5）水蒸气蒸馏装置中，虽然有玻璃管平衡气压，但是在实际操作时，装置内的气压仍然大于外界大气压，这样水蒸气才能进入三颈烧瓶中；所以，水蒸气蒸馏结束后，在取出

烧瓶C前，必须先打开止水夹d，再停止加热，防止装置内压强突然减小引起倒吸；

（6）已知硝基苯的用量为5.0mL，密度为1.23g/cm3，则硝基苯的质量为6.15g，则硝基苯的物质的量为1

263.g1/5mgol=0.05mol，根据反应方程式可知理论生成的苯胺为0.05mol，理论质量为93g/mol0.05mol=4.65g，实际质量为2.79g，所以产率为

24..7695gg100%=60.0%；（7）“不加热”即排除了用蒸馏的方法除杂，苯胺能与HCl溶液反应，生成可溶于水的C6H5NH3Cl而硝基苯则不能与HCl溶液反应，且不溶于水。

所以可在混合物中先加入足量盐酸，经分液除去硝基苯，再往水溶液中加NaOH溶液析出苯胺，分液后用NaOH固体干燥苯胺中还含有的少量水分，滤去NaOH固体，即可得较纯净的苯胺。

【点睛】

水蒸气蒸馏是在难溶或不溶于水的有机物中通入水蒸气共热，使有机物随水蒸气一起蒸馏出来，是分离和提纯有机化合物的常用方法。

2．实验室合成苯甲酸的原理、有关数据及装置示意图如图：

名称

性状

熔点/℃

沸点/℃

密度（g/mL）

水溶性

甲苯

无色易挥发液体

－95

110.6

0.8669

不溶

苯甲酸

白色晶体

112.4

248

1.2659

微溶

苯甲酸在水中的溶解度表：

温度/℃

溶解度/g

0.344

0.849

6.8

某学习小组在实验室制备、分离、提纯苯甲酸，步骤如下：

（1）制备苯甲酸

在三颈瓶中加入甲苯、水和沸石，搅拌并加热至沸腾，然后加入过量高锰酸钾，继续搅拌约4～5h，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。

（2）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，减压过滤，再用少量冷水洗涤，干燥，得到粗产品。

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如下，请完成并配平该化学方程式。

____

+____KMnO4

____

+_____MnO2↓+________H2O+___________

（3）

分离提纯过程中为了除去过量的KMnO4，加入一种二元弱酸草酸，反应过程中有碳酸氢盐和无色气体生成。

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）

选用下列操作，可以将粗产品进一步提纯（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）以酚酞为指示剂，用标准浓度KOH溶液滴定苯甲酸的乙醇溶液，可测定产品纯度，滴定终点的现象是__。

【答案】

（1）球形冷凝管冷凝回流，防止甲苯的挥发而降低产品产率

（2）121211KOH

（3）2MnO4-+3H2C2O4=2MnO2↓+2HCO3-+4CO2↑+2H2O

（4）苯甲酸在冷水中的溶解度较小，用冷水洗涤可以减少产品的损失

（5）D

（6）溶液由无色变浅红色，且半分钟不褪色

【解析】

（1）苯甲酸是易燃易挥发的液体，甲苯液体加热至沸腾时甲苯挥发降低其利用率，故需用装置a（球形冷凝管）将甲苯蒸汽冷凝回流，防止甲苯的挥发而降低产品产率；

（2）根据氧化还原反应的原理可配平该化学方程式：

+2KMnO4

+2MnO2↓+H2O+KOH；

（3）H2C2O4具有还原性，可将过量的KMnO4还原为MnO2而过滤除去，H2C2O4被KMnO4氧化为KHCO3和CO2，根据氧化还原反应的原理可得反应的离子方程式为：

2MnO4-+3H2C2O4=2MnO2↓+2HCO3-+4CO2↑+2H2O；

（4）由表中苯甲酸在水中的溶解度表可知，苯甲酸在冷水中的溶解度较小，将苯甲酸晶体用冷水洗涤可以减少产品的损失；

（5）由表中苯甲酸的性质可知，苯甲酸在100℃左右升华，KCl的熔沸点很高，不升华，所以提纯含有氯化钾的苯甲酸可以采用升华的方法得到较纯的苯甲酸；

（6）向苯甲酸的乙醇溶液中滴加酚酞，溶液无色，用标准浓度KOH溶液滴定，当溶液呈浅红色且半分钟内不褪色时，说明达到滴定终点。

3．芳香酸是分子中羧基与苯环直接相连的一类有机物，通常用芳香烃的氧化来制备。

反应原理如下：

+2KMnO+KOH+2MnO2↓+H2O

+HCl+KCl

反应试剂、产物的物理常数：

名称

性状

熔点（℃）

沸点

（℃）

密度

（g/cm3）

水中的溶解性

甲苯

无色液体易燃易挥发

-95

110.6

0.8669

不溶

苯甲酸

122

白色片状或针状晶体

122.4

248

1.2659

微溶

主要实验装置和流程如图：

实验方法：

一定量的甲苯和KMnO4溶液加入图1装置中，在90℃时，反应一段时间后，停止反应，按如图流程分离出苯甲酸并回收未反应的甲苯。

（2）

下列关于仪器的组装或者使用正确的是。

A.抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀

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.如图回流搅拌装置应采用直接加热的方法

D.冷凝管中水的流向是上进下出

（3）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入______，分液，然后再向水层中加入______，抽滤，洗涤，干燥即可得到苯甲酸。

（4）纯度测定：

称取2.440g产品，配成100mL溶液，取其中25.00mL溶液，进行滴定，消耗KOH物质的量为4.5×10-3mol。

产品中苯甲酸质量分数为______。

【答案】

（1）C7H6O2蒸馏

（2）AB

（3）NaOH溶液硫酸或浓盐酸酸化

（4）90%

【解析】

一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在90℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸。

（1）白色固体B中主要成分是苯甲酸，分子式为C7H6O2；有机层中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏方法分离，则操作Ⅱ为蒸馏，故答案为：

C7H6O2；蒸馏；

（2）A．抽滤时，瓶中压强较小，可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，故A正确；

B．为了防止搅拌棒下端打坏三颈烧瓶底或温度计，因此不能与它们接触，所以在搅拌时，搅拌棒下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触，故B正确；C．沸水浴加热便于控制温度和使容器受热均匀，图1回流搅拌装置应采用水浴加热的方法，故C错误；

D．冷凝管中水的流向与蒸汽的流向相反，则冷凝管中水的流向是下进上出，故D错误；故答案为：

AB；

（3）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入NaOH溶液，甲苯与NaOH不反应，苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠，分液，然后再向水层中加入硫酸或浓盐酸酸化，抽滤，洗涤，干燥即可得到苯甲酸。

故答案为：

NaOH溶液；硫酸或浓盐酸酸化；

（4）设苯甲酸的物质的量浓度为xmol/L，则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量为

0.025xmol，

C6H5COOH+KOHC6H5COOK+H2O1mol1mol0.025xmol4.5010-3mol

1mol：

1mol=0.025xmol：

4.50×10-3mol

4.5103=0.18，

0.025

则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.18mol·L－1×0.1L×122g·mol－1=2.196g，其质量分数=

×100%=90%，

故答案为：

90%。

【点睛】

本题考查了实验方案设计、混合物的分离和提纯，侧重考查分析问题能力、计算能力，明确物质的性质是解本题关键，知道根据物质的性质选取合适的分离方法，难点（4）产品中苯甲酸质量分数计算，根据中和滴定原理计算。

4．正丁醚可作许多有机物的溶剂及萃取剂，常用于电子级清洗剂及用于有机合成。

实验室用正丁醇与浓H2SO4反应制取，实验装置如右图，加热与夹持装置略去。

反应原理与有关

数据：

反应原理：

2C4H9OH浓H2SO4C4H9OC4H9+H2O副反应：

C4H9OH

C2H5CH=CH2+H2O

物质

相对分子质量

熔点/℃

沸点/℃

溶解性

水

50%硫酸

其它

正丁醇

-89.8

117.7

微溶

易溶

二者互溶

正丁醚

130

-98

142.4

不溶

微溶

实验步骤如下：

①在二口烧瓶中加入0.34mol正丁醇和4.5mL浓H2SO4,再加两小粒沸石，摇匀。

②加热搅拌，温度上升至100~ll0℃开始反应。

随着反应的进行，反应中产生的水经冷凝后收集在水分离器的下层，上层有机物至水分离器支管时，即可返回烧瓶。

加热至反应完成。

③将反应液冷却，依次用水、50%硫酸洗涤、水洗涤，再用无水氯化钙干燥，过滤，蒸馏，得正丁醚的质量为Wg。

请回答：

（1）制备正丁醚的反应类型是____________，仪器a的名称是_________。

（2）步骤①中药品的添加顺序是，先加______（填“正丁醇”或“浓H2SO4”），沸石的作用是___________________。

（3）

步骤②中为减少副反应，加热温度应不超过_________℃为宜。

使用水分离器不断分离出水的目的是________。

如何判断反应已经完成？

当时，表明反应完成，即可停止实验。

（4）步骤③中用50%硫酸洗涤的目的是为了除去______________。

本实验中，正丁醚的产率为_____（列出含W的表达式即可）。

【答案】

（1）取代反应（直形）冷凝管

（2）正丁醇防暴沸或防止反应液剧烈沸腾

（3）135提高正丁醚的产率或正丁醇的转化率

分水器中水（或有机物）的量（或液面）不再变化

（4）正丁醇

W100%

0.17130

【解析】⑴根据反应方程式2C4H9OH浓H2SO4C4H9OC4H9+H2O，分析得到制备正丁醚的反应类型是取代反应，根据图中装置得出仪器a的名称是（直形）冷凝管；故答案为：

取代反应；（直形）冷凝管。

⑵步骤①中药品的添加顺序是，根据溶液的稀释，密度大的加到密度小的液体中，因此先加正丁醇，烧瓶中是液体与液体加热，因此沸石的作用是防暴沸或防止反应液剧烈沸腾；故答案为：

正丁醇；防暴沸或防止反应液剧烈沸腾。

⑶根据题中信息，生成副反应在温度大于135℃，因此步骤②中为减少副反应，加热温度应不超过135℃为宜。

该反应是可逆反应，分离出水，有利于平衡向正反应方向移动，因此使用水分离器不断分离出水的目的是提高正丁醚的产率或正丁醇的转化率。

水分离器中水的量不断增加，当水分离器中水量不再增加时或则有机物的量不再变化时，表明反应完成，即可停止实验；故答案为：

135；提高正丁醚的产率或正丁醇的转化率；分水器中水（或有机物）的量（或液面）不再变化。

⑷根据题中信息正丁醇易溶于50%硫酸，正丁醚微溶于50%硫酸，因此步骤③中用50%硫酸洗涤的目的是为了除去正丁醇。

根据2C4H9OH浓H2SO4C4H9OC4H9+H2O理论得到C4H9OC4H9物质的量为0.17mol，则正丁醚的产率为

Wg130gmol1100%0.17

W130100%；故答案为：

正丁醇；

0.17W130100%。

0.17mol

5．丙烯酸酯类物质广泛用于建筑、包装材料等，丙烯酸是合成丙烯酸酯的原料之一。

丙烯醇可用于生产甘油、塑料等。

以丙烯醛为原料生产丙烯醇、丙烯酸的流程如图所示：

已知：

①2CH2=CH-CHO+NaOHΔCH2=CHCH2OH+CH2=CHCOONa

②2CH2=CHOONa+H2SO4→2CH2=CHCOOH+Na2SO4

③有关物质的相关性质如表：

物质

丙烯醛

丙烯醇

丙烯酸

四氯化碳

沸点/℃

141

熔点/℃

-87

-129

-22.8

密度

/g·mL-3

0.84

0.85

1.02

1.58

溶解性（常

温）

易溶于水和有机溶剂

溶于水和有机溶剂

难溶于水

（1）操作①需要连续加热30min，所用装置如图所示。

仪器L名称是________。

（2）

操作②使用的主要仪器是分液漏斗，在使用之前需进行的操作是。

（3）操作④包括____、过滤、冰水洗涤、低温吸干。

（4）

操作⑤中，加热蒸馏“下层液体”，分离出四氯化碳；再分离出丙烯醇（如图），要得到丙烯醇应收集____（填温度）的馏分。

图中有一处明显错误，应改为。

（5）测定丙烯醇的摩尔质量：

准确量取amL丙烯醇于分液漏斗中，烧瓶内盛装足量钠粒。

实验前量气管B中读数为bmL，当丙烯醇完全反应后，冷却至室温、调平B、C液面，量气管B的读数为cmL。

已知室温下气体摩尔体积为VL·mol-1。

调平B、C液面的操作是

；实验测得丙烯醇的摩尔质量为

____g·mol-1（用代数式表示）。

如果读数时C管液面高于B管，测得结果将

（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【答案】

（1）冷凝管

（2）检漏

（3）冰水浴冷却结晶

（4）97℃温度计水银球与蒸馏烧瓶支管口处相齐平

（5）上下移动C管

425aV偏大cb

【解析】

丙烯醛与氢氧化钠溶液共热生成丙烯醇和丙烯酸钠，加入四氯化碳萃取未反应的丙烯醛和丙烯醇，四氯化碳密度比水大，所以得到的上层液体含有丙烯酸钠，加入硫酸酸化得到丙烯酸溶液，丙烯酸熔点为13℃，可用冰水冷却可得到丙烯酸晶体，过滤、冰水洗涤、低温吸干得到丙烯酸；下层液体为含有少量未反应的丙烯醛和生成的丙烯醇的四氯化碳溶液，蒸馏得到丙烯醇。

（1）根据L的结构特点可知其为球形冷凝管；

（2）过程②为萃取分液，分液漏斗使用前需要进行检漏；（3）根据分析可知操作④包括冰水浴冷却结晶、过滤、冰水洗涤、低温吸干；

（4）根据题目信息可知丙烯醇的沸点为97℃，所以收集97℃的馏分；进行蒸馏时温度计的水银球应与蒸馏烧瓶的支管口处相平；

（5）丙烯醇含有羟基可以与钠单质反应生成氢气，通过测定生成的氢气的量来确定丙烯醇的物质的量，从而测定其摩尔质量；记录氢气体积时要注意通过上下移动C管使B、C液面高度一致，从而使气体的压强与大气压相同；得到的气体体积为cmL，室温下气体摩尔体积为VL·mol-1，则生成的氢气物质的量为

c-b10-3mol，丙烯醇分子中含有一个羟基，所以丙烯醇的物质的量为

2c-b10-3mol，丙V烯醇的密度为0.85g·mL-3，

则amL丙烯醇的质量为0.85ag，所以丙烯醇的摩尔质量为

0.85ag425aV

2c-b10-3=c-bg/mol；若读数时C管液面高于B管，则B中压强要大于大气压，

mol

导致测得的气体体积偏小，根据计算公式可知会导致计算得到的摩尔质量偏大。

【点睛】

蒸馏实验中温度计的水银球应与蒸馏烧瓶的支管口处相平，冷凝水从冷凝管的下口进上口出；排水法测量气体体积时一定要保证气体压强和大气压相同，否则无法准确知道气体压强无法进行换算。

6．某科学研究小组制备硝基苯的实验装置如图所示，相关数据见下表。

已知该实验中存在的主要副反应是：

在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。

物质

熔点/℃

沸点/℃

密度/（gcm-3）

溶解性

苯

5.5

0.88

微溶于水

硝基苯

5.7

210.9

1.205

难溶于水

间二硝基苯

301

1.57

微溶于水

浓硝酸

1.4

易溶于水

浓硫酸

338

1.84

易溶于水

实验步骤如下：

取20mL浓硫酸与足量浓硝酸配制成混合酸，将混合酸小心加入B中。

取18mL（15.84g）苯加入A中。

在室温下，向苯中逐滴加入混合酸，边滴加边搅拌，混合均匀加热，使其在50～60℃下发生反应，直至反应结束。

将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%NaOH溶液和水洗涤。

在分出的产物中加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，过滤，对滤液进行蒸馏纯化，收集205～210℃的馏分，得到纯硝基苯18g。

回答下列问题：

（1）

图中装置C的作用是。

（2）

制备硝基苯的化学反应方程式为。

（3）配制混合酸时，能否将浓硝酸加入到浓硫酸中？

_____（填“能”或“不能”），说明理由：

_____

__。

（4）

为了使反应在50-60℃下进行，常采用的加热方法是。

反应结束并冷

却至室温后A中液体为粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因

是。

（5）

在洗涤操作中，第二次水洗的目的是。

（6）

本实验所得到的硝基苯的产率是。

【答案】

（1）冷凝回流

（2）

+HO-NO2

+H2O

（3）不能浓硝酸与浓硫酸混合时会放出大量的热，若将浓硝酸加入浓硫酸中，浓硝酸的密度小于浓

硫酸，容易导致液体迸溅

（4）水浴加热粗硝基苯中溶有浓硝酸分解产生的NO2

（5）洗去残留的NaOH及生成的钠盐

（6）72%

【解析】

（1）由仪器结构特征可知，装置B为分液漏斗，装置C为冷凝管，苯与浓硝酸都可以挥发，装置C起冷凝回流的作用，以提高原料利用率。

（2）制备硝基苯的化学反应方程式为

+HO-NO2

+H2O。

（3）配制混合酸时，不能将浓硝酸加入到浓硫酸中。

因为浓硝酸密度小于浓硫酸，且浓硝酸与浓硫酸混合时会放出大量的热，若将浓硝酸加入浓硫酸中，容易导致液体迸溅。

（4）反应在50～60℃下进行，苯及浓硝酸的沸点均低于水的沸点，可以采用水浴加热，受热均匀，且便于控制温度。

粗硝基苯呈黄色的原因是粗硝基苯中溶有浓硝酸分解产生的

NO2。

（5）先用水洗除去浓硫酸、浓硝酸，再用5%NaOH溶液除去溶解的少量的酸，最后水洗除去未反应的NaOH及生成的钠盐。

（6）苯完全反应生成硝基苯的理论产量为15.84g

，故硝基苯的产率为

[18g（15.84g

）]100%72%。

7．苯甲酸乙酯（C9H10O2）的别名为安息香酸乙酯。

它是一种无色透明液体，不溶于水，有芳香气味，用于配制香水、香精和人造精油，大量用于食品工业中，也可用作有机合成中间体、溶剂等。

其制备方法为：

+CH3CH2OH浓硫Δ酸

+H2O

已知：

苯甲酸在100℃会迅速升华。