【鲁科版】高考化学一轮复习第33讲制备实验方案的设计与评价教案

第33讲　制备实验方案的设计与评价

[考纲要求]　1.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。2.根据化学实验的目的和要求，能做到：(1)设计实验方案；(2)正确选用实验装置；(3)掌握控制实验条件的方法；(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；(5)评价或改进实验方案。

1．制备实验方案的设计

(1)设计原则

①条件合适，操作方便；

②原理正确，步骤简单；

③原料丰富，价格低廉；

④产物纯净，污染物少。

(2)基本要求

①科学性：科学性是指实验原理，实验操作程序和方法必须正确。

②安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。

③可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。

④简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。

2．制备实验方案的评价

(1)从实验方案可行性角度评价

只有合理且切实可行的实验方案才有意义。可行性是方案的第一要素，评价方案时应注意从实验原理和操作两个方面分析：理论上要科学合理；操作上要简单可行。

    (2)从经济效益角度评价

评价一种实验方案，不仅要从科学性上判断是否可行，还要从经济效益上考虑是否切合实际。

    (3)从环保角度评价

防止污染的根本途径在于控制“三废”的排放，在对实验方案进行评价时，不可忽视环境保护的重要性。

(4)从“安全性”方面对实验方案作出评价等，实验要规范操作，防止“暴沸”或“爆炸”事故的发生。

[命题探究]

命题点1：以选择题形式，结合实验装置图分析某制备实验能否达到实验目的，或对实验现象分析并得出结论、做出评价等。

命题点2：以有机物的制备为载体，综合考查仪器的选择、连接等基本操作，以及产率的计算等。

命题点3：以工艺流程题形式，结合物质的制备或资源的回收利用，考查分离、提纯等基本操作，以及对某步工艺的分析、评价或改进等。热点一　涉及气体物质的制备

1．物质制备流程

2．实验操作流程

3．操作先后流程

(1)装配仪器时：先下后上，先左后右。

 (2)接口的连接顺序：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出)；量气装置应“短”进“长”出；洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“粗”进“细”出。

(3)实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。

(4)加热操作注意事项：主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸，如H2还原CuO、CO还原Fe2O3；二是保证产品纯度，如制备Mg3N2、CuCl2等。反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气直到冷却为止。

(5)尾气处理：有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃，无毒气体直接排放。

(6)气体的纯度：点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的装置前，必须检查气体的纯度。

(7)倒吸问题：实验过程用到加热操作的要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。

(8)冷凝回流问题。有易挥发的液体反应物时，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置或在发生装置中安装长玻璃管等。

(9)拆卸时的安全性和科学性：实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑何时停止加热或停止通气，如有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；拆卸用排水法收集且需要加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，以防止水倒吸。拆下的仪器要清洗、干燥、归位。

(2019·山东聊城模拟)三氯化硼是一种重要的化工原料，主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂，还用于高纯硼或有机硼的制取。已知：BCl3的沸点为12.5 ℃，熔点为－107.3 ℃，易潮解①。实验室制备三氯化硼的原理为：

B2O3＋3C＋3Cl22BCl3＋3CO

(1)甲组同学拟用下列装置制备干燥纯净的氯气②(不用收集)：

①装置B的作用是

________________________________________________________________________，

装置C盛放的试剂是________。

②装置A中发生反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

(2)乙组同学选用甲组实验中的A、B、C和下列装置(装置可重复使用)制备BCl3并验证反应中有CO生成③。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A→B→C

→F→D→I；其中装置E的作用是________。

②实验开始时，先通入干燥的N2的目的是

________________________________________________________________________。

③能证明反应中有CO生成的现象是

________________________________________________________________________。

④三氯化硼接触潮湿空气时会形成腐蚀性浓厚白雾⑤，其与水反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

[试题诠释]

①这些性质是解题的重要依据，应引起高度注意。

②此方法制得的氯气中含有HCl、水蒸气，需除去。

③检验CO通常用灼热的CuO和澄清的石灰水。

④除A、B、C、F、D、I外还剩4种仪器，而此处留有5个空，说明有的仪器要重复使用。

⑤指盐酸的小液滴。

基础知识：制备实验方案的评价。

关联知识：Cl2的制法。

引申知识：共价化合物的水解。

解析：　  (1)①用KClO3和浓盐酸反应制得的Cl2中含有HCl及水蒸气，因此装置B中盛放饱和食盐水，作用是除去Cl2中混有的HCl，装置C中盛放浓H2SO4，作用是干燥Cl2。

(2)①首先要注意：剩余的仪器还有4种，而题中留有5个空，这说明有一种装置要重复使用。弄清各仪器的作用是正确连接装置的关键：D用于检验CO2；E用于冷凝BCl3，此仪器中要严防水蒸气进入，因为BCl3易潮解；F用于检验CO，且气体进入F装置前应干燥，以免引起玻璃管炸裂；G是Cl2和B2O3及C反应的装置；H是干燥装置；I用于收集CO气体；J用于除去Cl2及CO2。从C中出来的干燥而纯净的Cl2应进入G与B2O3和C反应，生成的BCl3易潮解，应进入E进行冷凝收集，同时在E后连接H以防外界水蒸气进入E，由于未反应的Cl2及生成的少量的CO2都会干扰后续CO的检验，因此H后要连接J，除去Cl2及CO2，然后再连接H，使气体进入F前得到干燥，至此所给5空填满，其中装置H重复使用了一次。

②装置中的空气中的O2会与反应物碳反应，空气中的水蒸气会引起BCl3的潮解，因此实验开始时，应先通入干燥的N2以排尽装置中的空气。   

④根据题中信息可知，BCl3易潮解，所形成的腐蚀性浓厚白雾应为盐酸的小液滴。BCl3中B为正价，与水中—OH结合形成H3BO3，Cl为负价，与水中—H结合形成HCl，从而写出反应的化学方程式。

答案： (1)①除去Cl2中混有的HCl　  浓H2SO4

②ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O

(2)①G　E　H　J　H　将BCl3冷凝为液体收集

②排尽装置中的空气

③F中黑色固体变成红色且D中澄清石灰水变浑浊

④BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl

[即时训练]

1．(2019·黑龙江哈尔滨师大附中月考)如图是实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出。下列有关说法正确的是(　　)

A．为防止污染环境，装置C和E中的试剂均使用饱和的石灰水

B．关闭K2，打开K1，滴加硫酸，则装置B中每消耗1 mol Na2O2，转移1 mol电子

C．关闭K1，打开K2，试剂X是酸性KMnO4溶液或FeCl3溶液，均可证明SO2有还原性

D．实验过程中体现了硫酸的酸性、吸水性、难挥发性、强氧化性

C　[为防止污染环境，装置C和E中的试剂均使用浓的NaOH溶液，保证将未反应的SO2吸收完全，A项错误；装置B中发生的反应为SO2＋Na2O2===Na2SO4，每消耗1 mol Na2O2，转移2 mol电子，B项错误；关闭K1，打开K2，若试剂X是酸性KMnO4溶液或FeCl3溶液，产生的SO2能被氧化而使溶液变色，二者均可证明SO2有还原性，C项正确；实验过程中体现了硫酸的酸性、难挥发性，D项错误。]

2．氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。

回答下列问题：

(1)氨气的制备

①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。   

(2)氨气与二氧化氮的反应

将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。

解析：　(1)①制备氨气，可用Ca(OH)2(s)和NH4Cl(s)混合加热，可选用装置A；也可采用加热浓氨水的方法，此时可选用装置B。

②欲得到干燥的氨气，首先要干燥(干燥管要大口进，小口出)，其次要收集(氨气密度比空气小，要用向下排空气法)，最后为尾气处理(因氨气极易溶于水，要用防倒吸的F装置)。

(2)NH3和NO2在催化剂、一定温度下可发生反应，故Y管中红棕色气体慢慢变浅；由化学方程式8NH3＋6NO27N2＋12H2O可以得出，反应后气体分子数减少，压强减小，故打开K2后，Z中NaOH溶液会产生倒吸现象。

答案：　(1)①A　2NH4Cl＋Ca(OH)2  CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(或B　NH3·H2ONH3↑＋H2O)　②dcfei

(2)①红棕色气体慢慢变浅

②8NH3＋6NO27N2＋12H2O

③Z中NaOH溶液产生倒吸现象

④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压

热点二　固态、液态物质的制备

1.几种重要非气态物质的制备

(1)氢氧化铝

①原理：

a．铝盐法：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH；

b．四羟基合铝酸盐法：

[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO；

c．铝盐和四羟基合铝酸盐水解法：

Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓。

②注意事项：

氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于氢氧化钠溶液，但不溶于氨水，制备时一般用可溶性铝盐与氨水反应。

(2)氢氧化亚铁

①原理：离子方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。

②注意事项：

a．Fe(OH)2有强还原性，易被氧化而迅速变色，因此用于配制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的蒸馏水要煮沸，以便除去水中溶解的氧气。   

b．将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液液面下，再将氢氧化钠溶液挤出。

c．还可再在硫酸亚铁溶液上加一层植物油，尽量减少与空气的接触。

(3)氢氧化铁胶体的制备

①原理：化学方程式：

FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。

②操作步骤：加热蒸馏水至沸腾，逐滴滴加饱和氯化铁溶液，加热至液体呈红褐色停止加热，不可搅拌。

(4)乙酸乙酯的制备

①原理：

CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O。

②试剂的混合方法：先取无水乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入浓硫酸，冷却至室温后再加冰醋酸。

2．物质制备的原则

(1)选择最佳反应途径

①用铜制取硫酸铜：2Cu＋O22CuO、

 CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O

②用铜制取硝酸铜：2Cu＋O22CuO、

CuO＋2HNO3(稀) ===Cu(NO3)2＋H2O

③用铝制取氢氧化铝：

2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、

2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑

Al2(SO4)3＋6Na[Al(OH)4]===8Al(OH)3↓

＋3Na2SO4，

当n(Al3＋)∶n{[Al(OH)4]－}＝1∶3时，Al(OH)3产率最高。

(2)选择最佳原料

如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱氢氧化钠溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。

(3)选择适宜操作方法

如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。其方法是：

①亚铁盐需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液)；

②将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气(O2)；

③使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至硫酸亚铁(或FeCl2)溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。3.思维流程

高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：

回答下列问题：   

(1)经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是

________________________________________________________________________。

(2)步骤②反应的离子方程式是

________________________________________________________________________。

(3)从溶液Ⅰ中分离出Na2FeO4后，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

(4)将一定量的Na2FeO4投入pH不同的污水中(污水中其余成分均相同)，溶液中Na2FeO4的浓度变化如图中曲线Ⅰ、Ⅱ所示，则曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH ________(填“高”或“低”)。

(5)通过计算得知Na2FeO4的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)比氯气的________(填“高”或“低”)，用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是

________________________________________________________________________

(答出两点即可)。

[思路分析]

解析：　(1)根据框图中的提示可知，Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，加入NaOH固体可以调节溶液pH，使溶液显碱性。(2)在酸性条件下，H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被还原为H2O，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)步骤③中参加反应的离子有Fe3＋、ClO－和OH－，除生成FeO和Cl－外还有H2O，故该反应的离子方程式为2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。

(4)Na2FeO4在碱性环境中稳定存在，污水的pH越高，Na2FeO4的浓度越大，故曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH高。

(5)1 g Na2FeO4能得到电子的物质的量为 mol ≈0.018 mol,1 g Cl2能得到电子的物质的量为    mol ≈0.028 mol，故Na2FeO4的消毒效率比氯气的低。

答案：　 (1)Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，加入NaOH固体可以调节溶液pH，使溶液显碱性

(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

(3)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O

(4)高　(5)低　既能消毒杀菌又能净水(或无毒、方便保存等)

[即时训练]

3．(2019·全国卷Ⅰ，9)实验室制备溴苯的反应装置如图所示，关于实验操作或叙述错误的是(　　)

A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K

B．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色

C．装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢

D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯

D　[本题考查溴苯的制备实验，涉及操作步骤、实验现象、装置作用与混合物分离提纯等知识，考查的核心素养是科学探究与创新意识。苯和溴均易挥发，苯与液溴在溴化铁作用下发生剧烈的放热反应，释放出溴化氢气体(含少量苯和溴蒸气)，先打开K，后加入苯和液溴，避免因装置内气体压强过大而发生危险，A项正确；四氯化碳用于吸收溴化氢气体中混有的溴单质，防止溴单质与碳酸钠溶液反应，四氯化碳呈无色，吸收红棕色溴蒸气后，液体呈浅红色，B项正确；溴化氢极易溶于水，倒置漏斗防倒吸，碳酸钠溶液呈碱性，易吸收溴化氢，发生反应为Na2CO3＋HBr===NaHCO3＋NaBr，NaHCO3＋HBr===NaBr＋CO2↑＋H2O，C项正确；反应后的混合液中混有苯、液溴、溴化铁和少量溴化氢等，提纯溴苯的正确操作是①用大量水洗涤，除去可溶性的溴化铁、溴化氢和少量溴；②用氢氧化钠溶液洗涤，除去剩余的溴等物质；③用水洗涤，除去残留的氢氧化钠；④加入干燥剂除去水，过滤；⑤对有机物进行蒸馏，除去杂质苯，从而提纯溴苯，分离溴苯，不用“结晶”的方法，D项错误。]

4．以白云石(主要成分为CaCO3·MgCO3)为原料制备金属镁的工艺流程如图所示：

(1)写出回转窑中煅烧CaCO3·MgCO3的化学方程式：

________________________________________________________________________。

(2)在混合器中，将煅烧得到的固体与还原制镁的催化剂萤石粉混合均匀，萤石粉碎的目的是

________________________________________________________________________。

(3)向冷却后的少量烧渣中加入盐酸，观察到有气体产生，写出真空高温还原炉中生成镁蒸气的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

还原炉抽成真空的目的是

________________________________________________________________________。

解析：　(3)向冷却后的少量烧渣中加入盐酸，观察到有气体产生，这说明铁没有参与还原氧化镁的反应。在高温下硅与氧化镁反应生成镁和二氧化硅，因此真空高温还原炉中生成镁蒸气的化学方程式为2MgO＋SiSiO2＋2Mg↑。镁是活泼金属，还原炉抽成真空的目的是防止生成的镁被氧化。

答案：　(1)CaCO3·MgCO3CaO＋MgO＋2CO2↑

(2)增大接触面积，提高催化效率(或提高反应速率)

(3)2MgO＋SiSiO2＋2Mg↑　防止生成的镁被氧化

5．(2018·全国卷Ⅰ，26)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题：

(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是__________________________。

仪器a的名称是________。

(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。

①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②同时c中有气体产生，该气体的作用是

________________________________________________________________________。

(3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是________；d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。

(4)指出装置d可能存在的缺点

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：　(1)由题给信息，[(CH3COO)2Cr·2H2O]在气体分析中用作O2吸收剂，说明Cr2＋具有强还原性，易被O2氧化，故所用蒸馏水需经煮沸除去其中的O2，以免影响[(CH3COO)2Cr·2H2O]的制备。由仪器的结构特点可知，a为分液(或滴液)漏斗。

(2)①Zn将Cr3＋还原为Cr2＋，离子方程式为Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，H2起到排除c中空气的作用，以防Cr2＋被氧化。

(3)过量的Zn与盐酸反应放出大量的H2，使装置c中压强增大，关闭K1和K2，打开K3时，溶液被压入装置d。由题给信息知，[(CH3COO)2Cr·2H2O]难溶于冷水，因此应用冰浴冷却，以便于[(CH3COO)2Cr·2H2O]析出，再将沉淀过滤、洗涤、干燥即可。

(4)装置d的缺点是该装置与大气直接相通，空气中的O2易将[(CH3COO)2Cr·2H2O]氧化。

答案：　(1)去除水中溶解氧　分液(或滴液)漏斗　(2)①Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋　②排除c中空气　(3)c中产生H2使压强大于大气压　(冰浴)冷却　过滤　(4)敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触

热点三　有机物的制备

1．把握制备过程

2．盘点常用仪器

3．熟悉常考问题

(1)有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。

(2)有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常使某种价格较低的反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生。

(3)根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法，如蒸馏、分液等。  

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如下：

OH＋H2O

可能用到的有关数据如下：

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)装置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瓷片，应该采取的正确操作是________(填字母，下同)。

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．圆底烧瓶  　　 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%

[审题流程]　有机物制备实验一般包括制备过程和提纯过程。本题给出了详细的实验过程，可对题干信息解读如下：

解析：　(1)装置b为直形冷凝管，可用于冷凝回流。(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要检漏。实验生成的环己烯的密度比水的要小，所以环己烯应从上口倒出。(5)加入无水氯化钙的目的：除去水(作干燥剂)和除去环己醇(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)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，环己烯的质量为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)O　(4)检漏　上口倒出

(5)干燥(或除水除醇)　(6)CD　(7)C

[即时训练]

6．(2019·北京石景山区期末)实验室制备硝基苯时，经过配制混酸、硝化反应(50～60 ℃)、洗涤分离、干燥蒸馏等步骤。下列图示装置和原理能达到目的的是 (　　)

C　[浓硫酸密度较大，为防止放热导致的酸液飞溅，配制混酸时应将浓硫酸加到浓硝酸中，A项错误；制备硝基苯时，反应温度为50～60 ℃，为控制反应温度应用水浴加热，B项错误；硝基苯不溶于水，分离有机层应用分液的方法，C项正确；蒸馏硝基苯时，冷凝管中加入水的方向错误，为充分冷凝，应从下端进水，D项错误。]

7．(2019·四川雅安中学月考)芳香酸是分子中羧基与苯环直接相连的一类有机物，通常利用氧化芳香烃的方法来制备。反应原理如下：

CH3＋2KMnO4COOK＋KOH＋2MnO2↓＋H2O

COOK＋HCl―→COOH＋KCl

相关反应试剂、产物的有关物理性质如下：

主要实验装置和流程如下：

实验方法：将一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中，在90 ℃条件下，反应一段时间后，停止反应，按如下流程分离出苯甲酸并回收未反应的甲苯。

(1)白色固体B的主要成分的分子式为________。操作Ⅱ为________。

(2)如果滤液呈紫色，需加入亚硫酸氢钾，目的是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)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．安装搅拌器时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底部、温度计等接触

C．冷凝管中水的流向是上进下出

(4)纯度测定：称取2.440 g产品，配成100 mL溶液，取其中25.00 mL溶液，用KOH标准溶液进行滴定，消耗KOH的物质的量为4.5×10－3mol。产品中苯甲酸的质量分数为________。

解析：　将一定量的甲苯和KMnO4溶液在90 ℃条件下反应一段时间后，停止反应，按流程图分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，采用分液的方法分离有机层和水层，有机层中含有甲苯，水层中含有苯甲酸钾，采用蒸馏的方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层用浓盐酸酸化后再蒸发浓缩，冷却，过滤，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的主要成分是苯甲酸，其分子式为C7H6O2；有机层中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏的方法分离出甲苯，则操作Ⅱ为蒸馏。(2)如果滤液呈紫色，说明KMnO4过量，需加入KHSO3，除去未反应的KMnO4，否则浓盐酸可能被氧化为氯气。(3)抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，A项正确；为了防止搅拌器下端打坏三颈烧瓶底部或温度计，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底部、温度计等接触，B项正确；冷凝管中水的流向与蒸气的流向相反，则冷凝管中水的流向是下进上出，C项错误。(4)设100 mL溶液中苯甲酸的物质的量浓度为x mol·L－1，则25.00 mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量为0.025x mol，

C6H5COOH＋KOH―→C6H5COOK＋H2O

0．025x mol　4.50×10－3mol

0．025x mol＝4.50×10－3mol，解得x＝＝0.18，则100 mL溶液中苯甲酸的质量为0.18 mol·L－1×0.1 L×122 g·mol－1＝2.196 g，产品中苯甲酸的质量分数为×100%＝90%。

答案：　(1)C7H6O2　蒸馏　(2)除去未反应的KMnO4　(3)AB　(4)90%