2021版高考化学一轮复习课时分层提升练三十四有机实验（含解析）新人教版

有机实验

一、选择题

1.(2019·厦门模拟)已知:浓硫酸易使有机物脱水,如图是用实验室制得的乙烯(C2H5OHCH2CH2↑+H2O)与溴水作用制取1,2-二溴乙烷的部分装置图,根据图示判断下列说法正确的是              (　　)

A.装置①和装置③中都盛有水,其作用相同

B.装置②和装置④中都盛有NaOH溶液,其吸收的杂质相同

C.产物可用分液的方法进行分离,1,2-二溴乙烷应从分液漏斗的上口倒出

D.制备乙烯时温度计水银球位置应在反应液的液面下

【解析】选D。A项,装置①中气体压力过大时,水就会从玻璃管上端溢出,起到缓冲作用;溴易挥发,装置③水的作用是冷凝液溴,可避免溴的大量挥发,水的作用不同;B项,装置②吸收乙烯中混有的SO2、CO2;装置④是吸收逸出的溴蒸气,防止污染空气,吸收的杂质不相同;C项,1,2-二溴乙烷与水不溶,密度比水大,在水的下层,应从分液漏斗的下口放出;D项,制备乙烯时温度计测量溶液的温度,因此温度计水银球位置应在反应液的液面下。

2.如图是先用浓硫酸与乙醇反应制取乙烯,再由乙烯与Br2反应制备1,2-二溴乙烷(熔点:9.5 ℃,沸点:131 ℃)的反应装置(加热和加持装置略去),下列说法错误的是              (　　)

A.仪器X使用前必须要先拔掉上口的玻璃塞

B.装置B的作用是防堵塞安全作用

C.若略去装置C,会使液溴部分损耗

D.装置E是尾气处理装置,主要吸收尾气中的溴蒸气,防止污染环境

【解析】选A。恒压滴液漏斗使用前可以不拔掉上口的玻璃塞,由于液面上方气体与烧瓶内气体相通,液体容易流下,故A错误;装置B中的长玻璃管可以平衡装置内气体的压强,起到防堵塞安全作用,故B正确;浓硫酸与乙醇反应生成乙烯的过程中会产生二氧化硫等杂质气体,装置C中的氢氧化钠可以除去乙烯中的二氧化硫,否则二氧化硫也会与液溴反应,故C正确;尾气中会含有少量溴蒸气,装置E中的氢氧化钠可以吸收溴蒸气,防止污染环境,故D正确。

二、非选择题

3.(2019·全国卷Ⅱ)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5 ℃,

100 ℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%～10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。

索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:

(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是 ______________。 

圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒____________________。 

(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是__________________________, 

与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是__________________________。 

(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是________________________________。 

“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有________(填标号)。 

A.直形冷凝管　B.球形冷凝管　C.接收瓶　D.烧杯

(4)浓缩液加生石灰的作用是中和______和吸收______________。 

(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是________。 

【解析】(1)实验时将茶叶研细,可增加固液接触面积,提取更加充分,加热液体需要防止液体暴沸,故应该加入沸石。(2)乙醇易挥发,易燃,故不能用明火直接加热;由题干中索氏提取的原理可知溶剂可反复使用,采用索氏提取器使用溶剂少,可连续萃取。(3)与水相比,乙醇沸点低,易浓缩,适用于“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。“蒸馏浓缩”的操作原理为蒸馏,需选用的仪器有圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管、直形冷凝管、接收瓶,故选AC。(4)由“茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸约3%～10%”可知,浓缩液中含有单宁酸和水,加生石灰的作用是中和单宁酸和吸收水。(5)由“咖啡因是一种生物碱,100 ℃以上开始升华”,再结合简易装置图,可知分离提纯方法为升华。

答案:(1)增加固液接触面积,提取充分　沸石

(2)乙醇易挥发,易燃　使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高)　(3)乙醇沸点低,易浓缩　AC　(4)单宁酸　水　(5)升华

一、选择题

1.已知:

CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO,利用如图装置用正丁醇合成正丁醛。相关数据如下:

下列说法中,正确的是  (　　)

A.向获得的粗正丁醛中加入少量金属钠,检验其中是否含有正丁醇

B.当温度计1示数为90～95 ℃,温度计2示数在117.2 ℃左右时,收集产物

C.反应结束,将馏出物倒入分液漏斗中以分去水层,粗正丁醛从分液漏斗上口倒出

D.为加快反应,应将酸化的Na2Cr2O7溶液一次性全部加入正丁醇中

【解析】选C。粗正丁醛中含有水,也能与钠反应,所以不能用金属钠检验其中是否含有正丁醇,故A错误;正丁醛的沸点是75.7 ℃,温度计2示数在76 ℃左右时,收集产物,故B错误;正丁醛微溶于水、密度小于水,反应结束,将馏出物倒入分液漏斗中以分去水层,粗正丁醛从分液漏斗上口倒出,故C正确;为防止产物进一步氧化,应将酸化的Na2Cr2O7溶液逐滴加入正丁醇中,故D错误。

2.实验室制备硝基苯(难溶于水,密度比水大的油状液体)的反应原理和装置为

+HNO3

下列关于硝基苯的制备和纯化的说法中不正确的是 (　　)

A.实验室制备硝基苯的装置中,长导管的主要作用是冷凝和回流

B.制备混酸时应将浓硫酸倒入浓硝酸中,并不断搅拌

C.制备硝基苯,水浴加热,温度计测定水温,温度应控制在60 ℃左右

D.可用蒸馏的方法除去混酸得到粗硝基苯

【解析】选D。苯、硝酸、硝基苯均易挥发,利用长导管可以起到冷凝和回流的作用,A项正确;混酸的制备相当于浓硫酸的稀释,B项正确;制取硝基苯温度控制在50～60℃,需要水浴加热,使用温度计可控制温度在60℃左右,C项正确;可用水洗分液的方法除去易溶于水的混酸,得到粗硝基苯,D项错误。

【加固训练】

　　(2019·芜湖模拟)实验是化学研究的一种重要手段,下列有关实验的描述,合理的是 (　　)

【解析】选B。Br2易溶于CCl4中,加水不能萃取溴,不能采取分液方法分离,A项错误;葡萄糖含有醛基,具有还原性,能够发生银镜反应,蔗糖不具有还原性,不能发生银镜反应,故可用银氨溶液鉴别,B项正确;实验室制备H2,不能用稀硝酸,因稀硝酸具有强氧化性,与Zn反应时会生成NO,C项错误;测定NaOH溶液浓度时,需要用到酚酞或甲基橙指示剂,否则无法判断终点,D项错误。

二、非选择题

3.(2019·吉林模拟)醇与氢卤酸反应是制备卤代烃的重要方法。实验室制备溴乙烷和1-溴丁烷的反应如下:

NaBr+H2SO4HBr+NaHSO4　①

R—OH+HBrR—Br+H2O　②

可能存在的副反应有:醇在浓硫酸的存在下脱水生成烯和醚,Br-被浓硫酸氧化为Br2等。有关数据列表如下;

请回答下列问题:

(1)溴乙烷和1-溴丁烷的制备实验中,下列仪器最不可能用到的是________。(填字母) 

a.圆底烧瓶　　b.量筒　　c.锥形瓶　　d.长颈漏斗

(2)溴代烃的水溶性________(填“大于”“等于”或“小于”)相应的醇,将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物在________(填“上层”“下层”或“不分层”)。 

(3)制备操作中,加入的浓硫酸必须进行稀释,其目的是________(填字母)。 

a.减少副产物烯和醚的生成　b.减少Br2的生成

c.减少HBr的挥发 d.水是反应的催化剂

(4)欲除去溴代烷中的少量杂质Br2,下列物质中最适合的是________(填字母)。 

a.NaI　b.NaOH　c.NaHSO3　d.KCl

(5)在制备溴乙烷时,采用边反应边蒸出产物的方法,其有利于______________ __________;但在制备1-溴丁烷时却不能边反应边蒸出产物,其原因是______________________________。 

(6)得到的溴乙烷中含有少量乙醇,为了制得纯净的溴乙烷,可用蒸馏水洗涤,分液后,再加入无水CaCl2后进行的实验操作是________(填字母)。 

a.分液　b.蒸馏　c.萃取　d.过滤

(7)为了检验溴乙烷中含有溴元素,通常采用的方法是取少量溴乙烷,然后________(按实验的操作顺序选填下列序号)。 

①加热　　　　　　　　　②加入AgNO3

③加入稀硝酸    ④加入NaOH溶液

【解析】(1)a.圆底烧瓶,c.锥形瓶在蒸馏分离产物时会用到,b.量筒可以用来量取液体如乙醇,因此,最不可能用到的是d.长颈漏斗;

(2)醇能和水形成氢键而易溶于水,溴代烃和水不反应也不能和水形成氢键,所以溴代烃的水溶性小于相应的醇;1-溴丁烷和水不能形成氢键所以不易溶于水,且密度大于水,所以将1-溴丁烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物在下层;

(3)a.浓硫酸和1-丁醇发生副反应消去反应生成烯烃、分子间脱水反应生成醚,稀释后不能发生类似反应减少副产物烯和醚的生成;b.浓硫酸具有强氧化性能将溴离子氧化为溴单质,稀释浓硫酸后能减少溴单质的生成;c.反应需要溴化氢和1-丁醇反应,浓硫酸溶解溶液温度升高,使溴化氢挥发,稀释后减少HBr的挥发;d.水是产物不是反应的催化剂;综上所述,本题应选a、b、c;

(4)欲除去溴代烷中的少量杂质Br2,a.NaI和溴单质反应,但生成的碘单质会混入;b.溴单质和氢氧化钠反应,溴代烷也和NaOH溶液发生水解反应;c.溴单质和NaHSO3溶液发生氧化还原反应,可以除去溴单质;d.KCl不能除去溴单质;综上所述,本题应选c;

(5)根据题给信息知,乙醇和溴乙烷的沸点相差较大,采用边反应边蒸出产物的方法,可以使平衡向生成溴乙烷的方向移动,而1-溴丁烷和正丁醇的沸点相差较小,若边反应边蒸馏,会有较多的正丁醇被蒸出,所以不能边反应边蒸出产物。

答案:(1)d　(2)小于　下层　(3)a、b、c　(4)c

(5)使平衡向生成溴乙烷的方向移动　1-溴丁烷和正丁醇的沸点相差较小,所以不能边反应边蒸出产物

(6)b、d　(7)④①③②

4.(2019·长沙模拟)实验室中制备对氯苯甲酸的反应以及装置如图所示:

+MnO2;

。

常温下,物质的有关数据和性质如表所示:

实验步骤:在规格为250 mL的仪器A中加入一定量的催化剂、适量KMnO4、100 mL水;安装好装置,在滴液漏斗中加入6.00 mL对氯甲苯,在温度为93 ℃左右时,逐滴滴入对氯甲苯;控制温度在93 ℃左右,反应2 h,过滤,将滤渣用热水洗涤,使洗涤液与滤液合并,加入稀硫酸酸化,加热浓缩,冷却,然后过滤,将滤渣用冷水进行洗涤,干燥后称量其质量。

请回答下列问题:

(1)仪器A的名称为____________。 

(2)仪器B是冷凝管,实验过程中,冷却水从a口进入,如此操作的目的是__。 

(3)实验过程中两次过滤、洗涤操作,第一次过滤的滤渣成分为__________(填化学式),洗涤该滤渣用热水,目的是___________________________________, 

第二次过滤后,洗涤滤渣用冷水,目的是 ________________________。 

(4)过滤、洗涤操作中能用到的仪器是________(填选项字母)。 

a.烧杯　　b.分液漏斗　　c.锥形瓶　　d.玻璃棒

(5)第一次过滤后的滤液中加入硫酸,出现的现象是 _____________________。 

(6)如图是温度对对氯苯甲酸产率的影响关系,最后干燥、称量得到的对氯苯甲酸的质量为________(保留小数点后两位)。 

【解析】(1)仪器A名称为三颈烧瓶。

(2)从冷凝管的下口进水,可使水慢慢充满冷凝管,从而使装置A中挥发出的气体得到充分冷却、回流,减少反应物及生成物的挥发损失。

(3)由题给反应可知,高锰酸钾被还原为难溶的MnO2,故第一次过滤的滤渣为MnO2;滤渣MnO2上附有对氯苯甲酸钾。由表格中的信息知,对氯苯甲酸钾具有盐的通性,其溶解度随着温度的升高而增大,故用热水洗涤可减少其损失;第二次过滤的滤渣为对氯苯甲酸,是目标产物,使用冷水洗涤的目的是既减少对氯苯甲酸中的杂质含量,同时还可以减少对氯苯甲酸的溶解损耗。

(4)过滤和洗涤操作中均需要使用烧杯和玻璃棒,不需要使用分液漏斗和锥形瓶。

(5)从题给表格中的信息,可知对氯苯甲酸微溶于水,所以溶液中加入硫酸后,会出现白色沉淀。

(6)根据转化关系设实际上得到对氯苯甲酸的质量为x,

对氯甲苯　　　　～　　　　对氯苯甲酸

126.5                     156.5

6.00 mL×1.07 g·cm-3 

x≈6.59 g

答案:(1)三颈烧瓶

(2)使水充满冷凝管,从而使挥发出的气体得到充分冷却、回流　(3)MnO2

减少对氯苯甲酸钾的损失

降低对氯苯甲酸中杂质的含量,减少对氯苯甲酸的溶解损失　(4)ad　(5)出现白色沉淀　(6)6.59 g

【加固训练】

乙酰基二茂铁常用作火箭燃料添加剂、汽油抗爆剂等,由二茂铁合成乙酰基二茂铁的原理如图所示。已知乙酸酐易水解,乙醚的沸点为34.6 ℃,乙酰基二茂铁的沸点为163 ℃,图Ⅱ中的氧化铝是一种扩散剂。实验步骤如下:

步骤①:如图Ⅰ所示,将1 g二茂铁与3 mL乙酸酐加入干燥的三颈烧瓶中,在搅拌下慢慢滴加磷酸1 mL,加热回流5分钟。

步骤②:将反应液倒入烧杯,加入10 g碎冰,在搅拌下缓慢滴加NaHCO3溶液至烧杯中的酸性物质基本耗尽,置于冰水浴中15 min。过滤,烘干,得到乙酰基二茂铁粗品。

步骤③:将粗品溶解在苯中,从图Ⅱ装置的分液漏斗中滴下,再用乙醚淋洗。

步骤④:将其中一段时间的淋洗液收集,并进行操作X,得到纯净的针状晶体乙酰基二茂铁并回收乙醚。

(1)步骤①要求无水操作,原因是 ________________________________。 

(2)步骤②中的过滤操作,除烧杯外还必须使用的属于硅酸盐材质的仪器是__________________________。 

(3)步骤②中不需要测定溶液的pH就可判断烧杯中的酸性物质基本耗尽,依据的现象是______________, 必须缓慢滴加的理由是____________________。 

(4)步骤④中操作X的名称是__________。 

【解析】(1)步骤①要求无水操作,原因是乙酸酐易水解。

(2)步骤②中的过滤操作,除烧杯外,还必须使用属于硅酸盐材质的仪器是漏斗和玻璃棒。

(3)酸能和碳酸氢钠反应生成CO2气体,即滴加NaHCO3溶液不再产生气泡时可以说明溶液接近中性;必须缓慢滴加的理由是防止产生CO2速率太快,将液体冲出烧杯。

(4)由于有机物之间的溶解性大,但沸点相差较大,所以X的操作名称应该是蒸馏。

答案:(1)乙酸酐易水解

(2)漏斗、玻璃棒

(3)滴加NaHCO3溶液后不再产生气泡　防止产生CO2速率太快,将液体冲出烧杯　(4)蒸馏