2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：第十章化学实验微专题强化突破21　有机物制备型实验探究题

　　　　　　　　　　　　有机物制备型实验探究题[学生用书P162]

1．醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置(夹持和加热装置略)如下：

可能用到的有关数据如下：

已知：乙醇可以和氯化钙反应，生成物微溶于水。

【合成反应】

在a中加入20 g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90 ℃。

【分离提纯】

反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10 g。

回答下列问题：

(1)仪器b的名称是________。

(2)加入碎瓷片的作用是________________________________________；

如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片，应该采取的正确操作是________。

A．立即补加　　　　　　 B．冷却后补加

C．不需补加   D．重新配料

(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为_________________。

(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并________；在本实验分离提纯过程中，产物应该从分液漏斗的________(填“上口倒出”或“下口放出”)。

(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是______________________________。

(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有________。

A．蒸馏烧瓶　　　　B．温度计　　　　C．吸滤瓶

D．球形冷凝管　　  E．接收器

(7)本实验所得到的环己烯产率是________。

A．41%　　　　　　　　B．50%

C．61%  D．70%

解析：(1)仪器b为直形冷凝管。(2)加入碎瓷片的作用是防止有机物在加热时发生暴沸。如果在加热时发现忘记加碎瓷片，这时必须停止加热，待冷却后补加碎瓷片。(3)醇分子间最容易发生脱水反应生成醚类化合物。(4)分液漏斗在使用前必须检漏。环己烯的密度比水的小，所以环己烯应从分液漏斗的上口倒出。(5)加入无水氯化钙的目的是除去水和环己醇(因为乙醇可以和氯化钙反应，类比推知，环己醇和氯化钙也可以反应)。(6)观察题中实验装置图知蒸馏过程中不可能用到吸滤瓶及球形冷凝管。(7)加入20 g环己醇的物质的量为＝0.2 mol，理论上生成环己烯的物质的量为0.2 mol，质量为0.2 mol×82 g·mol－1＝16.4 g，实际得到环己烯的质量为10 g，则产率为×100%≈61%。

答案：(1)直形冷凝管　(2)防止暴沸　B

(3)

(4)检漏　上口倒出　(5)干燥(或除水除醇)　(6)CD　(7)C

2．乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下：

实验步骤：

在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片。开始缓慢加热A，回流50 min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集140～143 ℃馏分，得乙酸异戊酯3.9 g。

回答下列问题：

(1)仪器B的名称是________。

(2)在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是______________________________，第二次水洗的主要目的是________________。

(3)在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后________(填标号)。

a．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出

b．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出

c．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出

d．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出

(4)本实验中加入过量乙酸的目的是_________________________________________。

(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是_________________________。

(6)在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是________(填标号)。

(7)本实验的产率是________(填标号)。

a．30%　　　b．40%　　　c．60% 　　　 d．90%

(8)在进行蒸馏操作时，若从130 ℃便开始收集馏分，会使实验的产率偏______(填“高”或“低”) ，其原因是

________________________________________________________________________。

解析：(1)仪器B是球形冷凝管，起冷凝回流作用。(2)第一次水洗，主要除去大部分硫酸和乙酸，第二次水洗除去NaHCO3杂质。(3)乙酸异戊酯的密度小于水，在水层上方。分液时先将水层从分液漏斗下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出。(4)该反应为可逆反应，加入过量乙酸，能够提高异戊醇的转化率。(5)加入无水MgSO4固体的目的是除去混合物中的少量水分。(6)蒸馏操作中，需要测定馏分的温度，所以温度计水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处，b和c中温度计位置均正确，但c中的冷凝装置为球形冷凝管，它一般用作反应装置，主要用于冷凝回流，使反应更彻底，故只有b项正确。(7)据OOH＋OHOO＋H2O可知，4.4 g异戊醇完全反应消耗3.0 g乙酸，故乙酸有剩余，生成乙酸异戊酯的理论产量为6.5 g，故该反应的产率为×100%＝60%。(8)异戊醇的沸点为131 ℃，蒸馏时，若从130  ℃开始收集馏分，将会有一部分未反应的异戊醇被蒸出，使产率偏高。

答案：(1)球形冷凝管　(2)洗掉大部分硫酸和乙酸　洗掉碳酸氢钠　(3)d　(4)提高异戊醇的转化率　(5)干燥

(6)b　(7)c　(8)高　会收集少量未反应的异戊醇

3．实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置如图，相关物质的物理性质如表)。

其实验步骤：

步骤1：将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1，2－二氯乙烷和苯甲醛(5.3 g)充分混合后，升温至60 ℃，缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。

步骤2：将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。

步骤3：经洗涤的有机相加入适量无水硫酸钙固体，放置一段时间后过滤。

步骤4：为了防止间溴苯甲醛因温度过高被氧化，把步骤3处理得到的间溴苯甲醛加入少量锌粉，同时采用某种方法，收集相应馏分，其中收集到间溴苯甲醛为3.7 g。

回答下列问题：

(1)实验装置中采用的加热方式为________，冷凝管的作用为________，锥形瓶中的试剂应为________。

(2)步骤1所加入的无水AlCl3的作用为__________________________________________。

(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的________________(填化学式)。

(4)步骤3中加入适量无水硫酸钙固体的目的是______________________。

(5)步骤4中，某种方法为__________________。

(6)本实验所得到的间溴苯甲醛的产率是________________________。

解析：(1)由于反应温度低于100 ℃，因此为便于控制温度，应该采用水浴加热；因溴易挥发，为使溴充分反应，应进行冷凝回流，以提高原料利用率，因此冷凝管的作用为导气、冷凝回流；发生取代反应，生成间溴苯甲醛的同时生成HBr，用氢氧化钠溶液吸收，防止污染空气。(2)将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1，2－二氯乙烷和苯甲醛充分混合，三种物质中无水AlCl3为催化剂，1，2－二氯乙烷为溶剂，苯甲醛为反应物。(3)有机相中含有的Br2、HCl可与NaHCO3反应，用10% NaHCO3溶液洗涤，可除去溶于有机相的Br2、HCl。(4)经洗涤的有机相含有水，加入适量无水硫酸钙固体，可起到除去有机相中水的作用。(5)减压蒸馏，可降低沸点，避免温度过高，导致间溴苯甲醛被氧化，因此步骤4中某种方法是减压蒸馏。(6)5.3 g苯甲醛理论上可生成产品的质量是×185 g＝9.25 g，所以产率是×100%＝40.0%。

答案：(1)水浴加热　导气、冷凝回流　NaOH溶液

(2)催化剂　(3)Br2、HCl

(4)除去有机相中的水(或干燥或除水都可)

(5)减压蒸馏　(6)40.0%

1．苯胺为无色液体，还原性强，易被氧化；有碱性，与酸反应生成盐。常用硝基苯与H2制备苯胺：其部分装置及有关数据如下：

实验步骤：

①检查装置的气密性，连接好C处冷凝装置的冷水。

②先向三颈烧瓶中加入沸石及硝基苯，再取下恒压滴液漏斗，换上温度计。

③打开装置A、B间活塞，向A中加入酸生成H2，向B中通入H2一段时间。

④点燃B处的酒精灯，加热，使温度维持在140 ℃进行反应。

⑤反应结束后，关闭装置A、B间活塞，向三颈烧瓶中加入生石灰。

⑥调整好温度计的位置，继续加热，收集182～186 ℃馏分，得到较纯苯胺。

回答下列问题：

(1)步骤⑥中温度计水银球的位置在________________________________________。

(2)下列关于实验的叙述中，错误的是__________。

A．冷凝管的冷水应该从b进从a出

B．实验开始时，温度计水银球应插入反应液中，便于控制反应液的温度

C．装置A中应使用锌粉，有利于加快生成H2的速率

D．加入沸石的目的是防止暴沸

(3)若实验中步骤③和④的顺序颠倒，则实验中可能产生的后果是_______________________________________。

(4)蒸馏前，步骤⑤中加入生石灰的作用是_______________________________________

_____________________________________________________________________。

(5)有学生质疑反应完成后，直接蒸馏得到苯胺的纯度不高，提出以下流程：

较纯苯胺

苯胺在酸性条件下生成盐酸苯胺被水萃取，在碱性溶液中又生成苯胺被有机溶剂反萃取，这种萃取－反萃取法简称反萃。实验中反萃的作用是_____________________________；在分液漏斗中进行萃取分液时，应注意适时放气，其目的是

________________________________________________________________________。

解析：(1)步骤⑥中收集182～186 ℃馏分，得到较纯苯胺，反应时温度计需测量苯胺蒸气的温度，所以温度计的水银球应该放在三颈烧瓶出气口附近。(2)A.冷凝管水流遵循逆流原理，即冷水从冷凝管下口进入，上口流出，这样冷凝效果好，该实验冷凝管的冷水应该从a进b出，A错误；B.用硝基苯与H2制备苯胺，反应温度为140 ℃，实验开始时，温度计水银球应插入反应液中，便于控制反应液的温度，B正确；C.装置A为制取氢气的简易装置，使用锌粉，虽有利于加快生成H2的速率，但固液无法分离，无法控制反应速率，C错误；D.由于沸石的多孔结构，液体变气体会逐步释放，防止突然迸发，所以沸石能防暴沸，D正确。(3)若实验中步骤③和④的顺序颠倒，则实验装置中的空气无法排除，加热时氢气遇氧气发生爆炸，且生成的苯胺被氧气氧化。(4)生石灰为氧化钙，能和水反应生成氢氧化钙，苯胺有碱性，与生石灰不反应，所以蒸馏前加入生石灰，能除去反应中生成的水。(5)苯胺在酸性条件下生成盐酸苯胺被水萃取，去除了一部分不溶于水的杂质，在碱性溶液中又生成苯胺被有机溶剂反萃取，又去除了一部分不溶于有机溶剂的杂质，实验中反萃能除去苯胺中较多的杂质，有利于蒸馏提纯；在分液漏斗中进行萃取分液时，适时放气，减小漏斗内的压强，使漏斗内外压强一致，防止液体喷出造成安全事故。

答案：(1)三颈烧瓶出气口附近(其他合理答案均可)

(2)AC

(3)加热时氢气遇氧气发生爆炸；生成的苯胺被氧气氧化

(4)除去反应中生成的水

(5)除去苯胺中较多的杂质，有利于蒸馏提纯(其他合理答案均可)　减小漏斗内的压强，使漏斗内外压强一致(其他合理答案均可)

2．实验室制备硝基苯的反应原理和实验装置如下：

主要副反应：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。

有关数据和性质如下表：

实验步骤如下：

①取100 mL烧杯，用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混合酸，将混合酸小心加入B中；

②把18 mL(15.84 g)苯加入A中；

③向室温下的苯中逐滴加入混合酸，边滴边搅拌，混合均匀，在50～60 ℃下发生反应，直至反应结束；

④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、水洗涤并分液；

⑤分出的产物加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，然后倒入蒸馏烧瓶，弃去CaCl2，进行蒸馏纯化，收集205～210 ℃馏分，得到纯硝基苯18 g。

回答下列问题：

(1)图中仪器C的作用是

________________________________________________________________________。

(2)配制混合酸时，能否将浓硝酸加入到浓硫酸中，并说明理由：______________________________。

(3)为了使反应在50～60 ℃下进行，常用的方法是___________________

________________。反应结束并冷却至室温后A中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是___________________________________________________。

(4)在洗涤操作中，第二次水洗的作用是________________________________________________________________________。

(5)在蒸馏纯化过程中，因硝基苯的沸点高于140 ℃，应选用空气冷凝管，不选用直形冷凝管的原因是_______________________________________________。

(6)本实验所得到的硝基苯产率是________。

解析：(1)由仪器的结构特征分析，仪器C为球形冷凝管，其作用为冷凝回流。(2)浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，若将浓硝酸加入到浓硫酸中，浓硝酸的密度小于浓硫酸，可能导致液体迸溅。(3)因为反应在50～60 ℃下进行，低于水的沸点，可以利用水浴加热。反应后硝基苯中溶有浓硝酸分解产生的NO2(或硝酸)等杂质，使粗硝基苯呈黄色。(4)先用少量水洗除去浓硫酸和浓硝酸，再用氢氧化钠除去溶解的少量的酸，最后水洗除去未反应的氢氧化钠以及生成的钠盐。(5)硝基苯沸点高，用空气冷凝与用水冷凝相比效果几乎无差异，且直形冷凝管通水冷却时导致温差过大可能发生炸裂，所以选用空气冷凝管。(6)苯完全反应生成硝基苯的理论产量为(15.84×123/78) g，所以硝基苯的产率为18 g÷(15.84×123/78) g×100%＝72.06%。

答案：(1)冷凝回流　(2)不能，液体易暴沸飞溅

(3)水浴加热　溶有浓硝酸分解产生的NO2(或硝酸)等杂质

(4)洗去残留的NaOH及生成的钠盐

(5)硝基苯沸点高，直形冷凝管通水冷却时导致温差过大可能发生炸裂

(6)72.06%(或72%或72.1%)