人教版高考化学一轮复习专题10化学实验第2单元物质的分离提纯和检验学案

这是一份人教版高考化学一轮复习专题10化学实验第2单元物质的分离提纯和检验学案，共24页。
第二单元　物质的分离、提纯和检验
[课标解读]　
1.掌握常见物质检验、分离和提纯的方法；掌握过滤、分液、蒸馏等操作的步骤及要求。　
2.正确选用检验、分离和提纯物质的实验装置。　
3.根据化学实验目的，设计、评价物质的检验、分离、提纯的实验方案。

　常见物质的分离和提纯

知识梳理
1．固体与液体的分离提纯

图1　　　　　　　图2
(1)图1分离提纯方法称为过滤，涉及的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
适用范围：把不溶性固体与液体进行分离。
注意事项：①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁。二低：滤纸上缘低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘。三靠：烧杯紧靠玻璃棒，玻璃棒轻靠三层滤纸处，漏斗下端紧靠烧杯内壁。
②若滤液浑浊，需再过滤。浑浊的原因可能是滤纸破损、液面超过滤纸边缘。
(2)图2分离提纯方法称为蒸发，涉及的仪器有铁架台(含铁圈)、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯。
注意事项：加热时不要将溶液蒸干，当蒸发皿中出现较多晶体时，即停止加热，利用余热将液体蒸干。
(3)结晶的两种方式
①蒸发结晶——适用于溶解度随温度升高而变化不大或减小且稳定的固体物质，如NaCl、Ca(OH)2等。
②冷却结晶——适用于溶解度随温度升高而增大或不稳定的结晶水合物或铵盐，如KNO3、CuSO4·5H2O、NH4Cl等。
2．液体与液体的分离提纯

图3　　　　　　　　　　　图4
(1)图3的分离提纯方法称为萃取分液，涉及的玻璃仪器主要是分液漏斗和烧杯。
适用范围：①萃取：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂(萃取剂)把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来；②分液：两种液体互不相溶且易分层的分离方法。
注意事项：①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中的大；②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶；③萃取剂与溶质不反应；④分液时，分液漏斗中的下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出。
(2)图4的分离提纯方法称为蒸馏。
适用范围：分离沸点相差较大的互溶液体混合物。
注意事项：①温度计的水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处；
②蒸馏烧瓶内要加沸石防止液体暴沸；③冷凝管水流方向应为“下口进，上口出”。
3．固体与固体的分离——升华法
某种组分易升华的混合物，利用物质升华的性质在加热条件下使之分离的方法(如图5)。如NaCl与I2混合物的分离。

图5

4．气体与气体的分离提纯
(1)固体吸收法——干燥管或U形管。如用碱石灰干燥NH3。
(2)溶液吸收法——洗气瓶。如用浓硫酸干燥HCl、SO2等。
(3)固体加热吸收法——硬质玻璃管。如用铜丝加热除去N2中的O2。
知识应用
1．按以下实验方案可从海洋物质样品中提取具有抗肿瘤活性的天然产物。

则(1)、(2)、(3)、(4)的分离提纯方法依次为_______、_______、_______、_______。
[答案]　过滤　分液　蒸发结晶　蒸馏
2．(1)从含少量KNO3杂质的NaCl溶液中分离出KNO3晶体的操作为________________、洗涤、干燥。
(2)从CuSO4溶液中结晶析出CuSO4·5H2O的操作为____________、洗涤、干燥。
(3)硫酸铝和硫酸铵的混合液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体时即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]。溶液不能蒸干的原因是_______________
_____________________________________________________。
(4)分液时，分液漏斗中的液体很难滴下，可能的原因是
_____________________________________________________。
[答案]　(1)蒸发溶液至大量晶体析出时，趁热过滤
(2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(3)防止晶体失水，也防止可溶性杂质析出
(4)没有打开分液漏斗颈上的玻璃塞(或没有使玻璃塞的凹槽对准漏斗小孔)

命题点1　物质的一般分离与提纯
1．油脂在碱性条件下的水解反应叫皂化反应。下列有关皂化反应实验及分离提纯产物过程中未涉及的操作是 (　　)

A　　　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　　D
C　[油脂在加热、碱性条件下发生皂化反应，生成高级脂肪酸钠(或钾)和甘油，加入热的饱和盐溶液盐析后过滤得到高级脂肪酸钠(或钾)，然后将滤液蒸馏得到甘油，故C符合题意。]
2．某化学兴趣小组从含有KI、KNO3等成分的工业废水中回收I2和KNO3，其流程如下：

下列说法正确的是 (　　)
A．步骤1中有机相应从分液漏斗下端放出，无机相从上口倒出
B．步骤2使用的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、酒精灯、牛角管、球形冷凝管、锥形瓶
C．步骤3可在装置中完成
D．步骤4中，将溶液蒸发至只剩少量水时，用余热将晶体蒸干
C　[步骤1为萃取分液操作，苯的密度比水小，故有机相应从分液漏斗上口倒出，A错误；步骤2为蒸馏，应选用直形冷凝管，球形冷凝管一般用于冷凝回流，B错误；步骤3为升华，用图中装置能较好地控制温度，C正确；步骤4为蒸发结晶，由于KNO3的溶解度随温度变化比较大，应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，因此加热至有少量晶体出现就可停止加热，D错误。]
3．下列关于除杂方法的叙述正确的是(　　)
A．乙烯中混有的SO2可以通过溴水除去
B．除去BaCO3固体中混有的BaSO4：加过量盐酸后，过滤洗涤
C．向MgCl2溶液中加入CaCO3粉末，充分搅拌后过滤可除去杂质FeCl3
D．除去NaCl溶液中少量的Na2S：加入AgCl后再过滤
D　[A项，乙烯能与溴水反应；B项，BaCO3能溶于盐酸，被提纯的物质不易复原；C项，会引入新的杂质Ca2＋，应加入MgCO3或MgO等除杂；D项，Na2S和AgCl反应生成Ag2S和NaCl，过滤除去Ag2S和剩余的AgCl，达到除杂的目的。]
命题点2　化工流程中的物质分离提纯
4．(2020·南京模拟)由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)可制备绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：
烧渣 溶液绿矾铁黄
已知：FeS2和铁黄[FeO(OH)]均难溶于水。下列说法不正确的是(　　)
A．步骤①，用硫酸来溶解烧渣
B．步骤②，加入FeS2的目的是调节溶液pH
C．步骤③，将溶液在无O2氛围中加热，刚出现晶膜时停止加热，然后冷却结晶，过滤就可得到绿矾
D．步骤④，反应条件控制时碱性太强会使铁黄中混有Fe(OH)3
B　[由题干信息可知烧渣的主要成分是铁的氧化物，可溶解于强酸，由烧渣制备硫酸盐，则加入的酸应为硫酸，A项正确；根据加入FeS2后得到FeSO4溶液知，加入FeS2的目的是还原酸溶后产生的Fe3＋，B项错误；绿矾中的＋2价铁具有还原性，加热需在无氧环境中进行，为防止过度受热造成结晶水损失，刚出现晶膜时即需停止加热，然后冷却结晶、过滤即可得到绿矾，C项正确；碱性太强，则会生成Fe(OH)3，D项正确。]
5．工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Mg2＋、Fe2＋、Cl－和SO等杂质，提纯工艺流程如图所示。

下列说法错误的是(　　)
A．步骤①，通入热空气可加快溶解速率
B．步骤②，产生滤渣的离子反应为Mg2＋＋Fe3＋＋5OH－===Mg(OH)2↓＋Fe(OH)3↓
C．步骤③，趁热过滤时，若温度控制不当会使Na2CO3·H2O中混有Na2CO3·10H2O等杂质
D．步骤④，灼烧时用到的主要仪器有铁坩埚、泥三角、三脚架、酒精灯
B　[溶液A中的Fe3＋与Mg2＋的物质的量之比不一定是1∶1，Mg2＋和Fe3＋生成沉淀的离子方程式应分开写，不能合并写，B错误。]
6．以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：

硼镁泥的主要成分如下表：
成分
MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
含量
30%～40%
20%～25%
5%～15%
2%～3%
1%～2%
1%～2%
回答下列问题：
(1)“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有
________(写化学式)。
(2)“除杂”时加入Ca(ClO)2、MgO的作用分别是_________、
_____________________________________________________。
(3)判断“除杂”基本完成的方法是_____________________________
____________________________________________________。
(4)分离“滤渣3”应趁热过滤的原因是_______________________________
____________________________________________________。
[解析]　(1)由目标产物MgSO4·7H2O可知“酸解”时加入的酸是H2SO4。根据表格中硼镁泥的主要成分可知只有SiO2不溶于H2SO4，“滤渣1”中主要成分为SiO2。(2)加入Ca(ClO)2的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入MgO的目的是消耗过量的H2SO4，调节溶液的pH，使Fe3＋、Al3＋生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去。(3)可以通过检验滤液中是否含有Fe3＋来判断“除杂”是否完成。(4)较低温度下，MgSO4·7H2O的溶解度减小，会结晶析出，造成产品损失，所以分离“滤渣3”应趁热过滤。
[答案]　(1)H2SO4　SiO2
(2)将Fe2＋氧化成Fe3＋　消耗过量的酸，调节溶液的pH，使Fe3＋、Al3＋以氢氧化物的形式沉淀除去　(3)取少量滤液，将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全　(4)防止MgSO4·7H2O结晶析出

(1)分离、提纯物质遵循的“四原则”“三必须”

(2)常见物质分离、提纯的7种化学方法
方法
原理
杂质成分或除杂方法
沉淀法
将杂质离子转化为沉淀
Cl－、SO、CO及能形成沉淀的阳离子
气化法
将杂质离子转化为气体
CO、HCO、SO、
HSO、S2－、NH等
杂转纯法
将杂质转化为需要提纯的物质
杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(用酸、酸酐或碱)
氧化还
原法
用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质
如用酸性KMnO4溶液除去CO2中的SO2，用热的铜粉除去N2中的O2
加热法或
升华法
加热使不稳定的物质分解除去
如除去Na2CO3中的NaHCO3等，或提取NaCl中的I2等
调节pH
沉淀法
调节pH使某些离子沉淀除去
如加CuO除去CuCl2溶液中的Fe3＋
电解法
利用电解原理提纯粗金属
粗金属(粗铜)作阳极，纯金属作阴极，含纯金属的盐溶液作电解液
　物质的检验与鉴别

知识梳理
1．常见离子的检验(见本书专题2第二单元考点2)
2．常见气体的检验
(1)酸性气体的检验

(2)碱性气体的检验

(3)还原性气体的检验

(4)强氧化性气体的检验

[辨易错]
(1)通入石灰水中变浑浊的气体一定为CO2。 (　　)
(2)使品红溶液褪色的气体一定是SO2。 (　　)
(3)CO具有还原性，不能用浓硫酸干燥。 (　　)
(4)NO2和Br2(g)可以用水鉴别。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
3．物质的鉴别
(1)限用一种试剂的物质鉴别方法
①先分析被鉴别物质的水溶性、密度、溶液的酸碱性，确定能否选用水或指示剂进行鉴别。如：a.用水鉴别Na2CO3和CaCO3两种白色粉末；b.用水鉴别苯、CCl4、酒精三种无色液体；c.用pH试纸鉴别NH4Cl、NaCl、Na2CO3三种无色溶液。
②在鉴别多种酸、碱、盐的溶液时，可依据“相反原理”确定试剂进行鉴别。即被鉴别的溶液多数呈酸性时，可选用碱或水解呈碱性的盐溶液作试剂；若被鉴别的溶液多数呈碱性时，可选用酸或水解呈酸性的盐溶液作试剂。如：a.用Ba(OH)2溶液鉴别NH4Cl、(NH4)2SO4、H2SO4三种无色溶液；b.用稀盐酸鉴别NaOH、Na2CO3、NaAlO2三种无色溶液。
③常用溴水、新制氢氧化铜悬浊液等作试剂鉴别多种有机物。如：a.用溴水鉴别CH4和CH2===CH2，或鉴别苯和CCl4；b.用新制Cu(OH)2悬浊液鉴别、
(2)不另加试剂鉴别的一般分析思路
①先依据外观特征，鉴别出其中的一种或几种，然后再利用它们去鉴别其他物质。
②若均无明显外观特征，可考虑能否用加热或焰色反应区别开来。
③若以上两种方法都不能鉴别时，可考虑两两混合或相互滴加，记录混合后的反应现象，分析确定。
④若被鉴别物质为两种时，可考虑因试剂加入的顺序不同、现象不同而进行鉴别。
⑤若采用上述方法鉴别出一种物质后，可用它作试剂鉴别余下的其他物质。
⑥若两液体互不相溶，可利用密度不同确定两液体。
[深思考]
如何不用试剂，鉴别MgCl2、Al2(SO4)3、FeCl3、NaOH四种溶液？
[答案]　棕黄色溶液为FeCl3溶液，将FeCl3溶液加入另三种溶液中，有红褐色沉淀生成的为NaOH溶液；另取NaOH溶液，分别加入另两溶液至过量，最后生成沉淀的为MgCl2溶液，剩余的为Al2(SO4)3溶液。

命题点1　物质的检验与鉴别
1．某化学兴趣小组为探究草酸分解的产物，设计的实验装置如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．实验开始时，先点燃A装置处的酒精灯，后点燃F装置处的酒精灯
B．B装置中的现象为白色粉末变成蓝色，说明分解产物中有水生成
C．G装置中澄清石灰水变浑浊，说明分解产物中有CO生成
D．C、D、E装置中分别盛放澄清石灰水、浓硫酸、氢氧化钠溶液
D　[实验开始时，先点燃A装置处的酒精灯，使草酸分解产生的气体将装置中的空气排净，一段时间后点燃F装置处的酒精灯，检验草酸分解是否有CO生成，A正确。B装置中白色CuSO4粉末吸收水变蓝，用于检验草酸分解产生的水，B正确。G装置中澄清石灰水变浑浊，可知F装置中CO还原CuO生成CO2，可证明分解产物中有CO生成，C正确。C装置中盛放澄清石灰水，用于检验反应生成的CO2气体；D装置中盛放氢氧化钠溶液，吸收反应生成的CO2气体，防止影响CO的检验；E装置中盛放浓硫酸，用于干燥气体，D错误。]
2．下表中根据实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　)
选项
实验操作
实验现象
结论
A
蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓X溶液
有白烟产生
X一定是HCl
B
将Cl2持续通入淀粉­KI溶液中
溶液先变蓝色，后褪色
氯气先表现氧化性，后表现漂白性
C
向强酸性溶液Y中加入Ba(NO3)2溶液，静置后再加入铁氰化钾溶液
只有白色沉淀产生
Y中一定含有SO，一定不含Fe2＋
D
将无色气体X通入品红溶液中，然后加热
开始时品红溶液褪色，加热后又恢复红色
X中一定含有SO2
D　[能与氨气反应产生白烟的有浓盐酸、浓硝酸等，A项错误；将Cl2持续通入淀粉­KI溶液中，先将I－氧化为I2，然后将I2氧化为IO，整个过程只表现出氧化性，B项错误；酸性条件下NO具有强氧化性，能把溶液Y中的Fe2＋氧化成Fe3＋，加入铁氰化钾溶液时不产生蓝色沉淀，故溶液Y中可能含有Fe2＋，C项错误；能使品红溶液褪色，加热后又恢复红色的气体只能为SO2，D项正确。]
3．下列有关物质鉴别的说法错误的是(　　)
A．用互滴的方法可以鉴别盐酸和Na2CO3溶液
B．可以用淀粉­KI溶液鉴别氯化铁溶液和溴水
C．不加任何试剂可以鉴别NaHCO3溶液、BaCl2溶液、H2SO4溶液
D．用紫色石蕊溶液可以鉴别乙醇、乙酸和苯
B　[若将盐酸逐滴滴入Na2CO3溶液中，开始无气泡产生，后来产生气泡；若将Na2CO3溶液逐滴滴入盐酸中，立即产生气体，A正确；Fe3＋、Br2均能将I－氧化成I2，即两种溶液均能使淀粉­KI溶液变蓝，故淀粉­KI溶液无法将它们鉴别开，B错误；三种溶液相互滴加时，只产生气体的为NaHCO3溶液；只生成沉淀的为BaCl2溶液；产生气体、生成沉淀的是H2SO4溶液，因此不加任何试剂可以鉴别出NaHCO3溶液、BaCl2溶液、H2SO4溶液，C正确；乙醇与紫色石蕊溶液互溶，乙酸使紫色石蕊溶液变红，苯与紫色石蕊溶液分层，现象不同，可以鉴别，D正确。]
4．(2020·青岛模拟)在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别氯化钾、碳酸钾、偏铝酸钾、氢氧化钾、氢氧化钡、氯化钡6种溶液，这种试剂是(　　)
A．H2SO4　　　　 B．(NH4)2SO4
C．NH3·H2O D．NH4HSO4
D　[D项加入NH4HSO4溶液后有气体生成的是K2CO3，有白色沉淀生成的是KAlO2、Ba(OH)2、BaCl2三种，加热后有刺激性气体放出的是Ba(OH)2，另两种继续加NH4HSO4，溶解的是Al(OH)3沉淀，对应原KAlO2，不溶解的对应BaCl2，另两种加入少量NH4HSO4，加热有刺激性气体生成的是KOH，另一种为KCl。]
命题点2　物质检验与鉴别的综合实验设计
5．草酸亚铁晶体的化学式为FeC2O4·2H2O，它是一种淡黄色结晶粉末，有轻微刺激性，加热时可发生分解反应：FeC2O4·2H2OFeO＋CO2↑＋CO↑＋2H2O。

A 　　　　B　　　　C　　　D
(1)请你用图中提供的仪器(可以重复选用，但每种仪器至少选用一次)，选择必要的试剂(供选择的试剂：NaOH溶液、澄清石灰水、饱和碳酸钠溶液、CuO、无水硫酸铜、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸)，设计一个实验，检验FeC2O4·2H2O加热时分解产生的气态产物(包括水蒸气)(图中部分加热装置和夹持仪器已略去)。填写下表(可以不用填满，也可以补充)。
仪器符号
仪器中所加物质
作用
A
草酸亚铁晶体
加热草酸亚铁晶体得到气态产物






D
NaOH溶液










(2)按照题目提供的装置和要求设计的实验明显存在的一个不足是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)反应结束后，在A装置试管中有黑色固体粉末(混合物)产生，倒出时存在燃烧现象，产生上述现象的可能原因是___________________________
_____________________________________________________。
[解析]　(1)设计实验检验FeC2O4·2H2O加热时分解产生的气态产物，可先用A装置加热晶体使之分解，然后用盛无水硫酸铜的C装置检验气态产物中的水蒸气；再将剩余气态产物通入盛有澄清石灰水的D装置中检验CO2；最后检验CO时要注意排除CO2的干扰，即先将气体通入盛有NaOH溶液的D装置以除去CO2，然后将气体通入盛有浓硫酸的D装置进行干燥，再将气体通过盛有炽热氧化铜的B装置使CO与CuO反应生成CO2，最后将气体通入盛有澄清石灰水的D装置以检验有CO2生成即可。(2)凡涉及有毒气体的实验均需要进行尾气处理。
[答案]　(1)
仪器符号
仪器中所加物质
作用



C
无水硫酸铜
检验H2O
D
澄清石灰水
检验CO2


除去未反应的CO2
D
浓硫酸
干燥气体
B
CuO
检验CO
D
澄清石灰水
检验CO与CuO反
应生成的CO2
(2)未对尾气进行处理，会造成环境污染　(3)FeC2O4·2H2O分解产生的CO将部分FeO还原为粉末状的单质铁，铁粉被空气中的氧气氧化而燃烧

　以有机物制备为载体的分离、提纯

以有机物制备为载体考查物质的分离、提纯方法，在2019年的全国Ⅱ、Ⅲ卷上再间隔多年又重新出现。分离提纯是化学的重要任务之一，也是高考命题关注点之一。此类试题很好地体验了“学以致用”的思想，也充分体现了“科学探究与创新意识、科学精神与社会责任”的化学核心素养。

(2019·全国卷Ⅲ)乙酰水杨酸(阿司匹林)是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下：


水杨酸
醋酸酐
乙酰水杨酸
熔点/℃
157～159
－72～－74
135～138
相对密度/(g·cm－3)
1.44
1.10
1.35
相对分子质量
138
102
180
实验过程：在100 mL锥形瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5 mL浓硫酸后加热，维持瓶内温度在70 ℃左右，充分反应。稍冷后进行如下操作。
①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中，析出固体，过滤。
②所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。
③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。
④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g。
回答下列问题：
(1)该合成反应中应采用________加热。(填标号)
A．热水浴　　　　　　　 B．酒精灯
C．煤气灯 D．电炉
(2)下列玻璃仪器中，①中需使用的有______(填标号)，不需使用的有________________(填名称)。

(3)①中需使用冷水，目的是_____________________________。
(4)②中饱和碳酸氢钠的作用是___________________________________
_____________________________________________________，以便过滤除去难溶杂质。
(5)④采用的纯化方法为____________。
(6)本实验的产率是____________%。
[思路点拨]　(1)维持恒温70 ℃可确定热水浴加热。
(2)①中操作有溶解、过滤，故可确定需要什么仪器，不需要什么仪器。
(3)温度越低，溶解度越小，越易析出晶体。
(4)②中的目的是产品中乙酰水杨酸变为盐而溶解。
(5)乙酰水杨酸的熔点较高，常温下为固体，分离时可用重结晶法提纯。
(6)设生成乙酰水杨酸的质量为x。

[答案]　(1)A　(2)BD　分液漏斗、容量瓶　(3)充分析出乙酰水杨酸固体(结晶)　(4)生成可溶的乙酰水杨酸钠　(5)重结晶　(6)60

(1)常考仪器


(2)问题设置
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)常见有机物分离提纯的方法
①分液：用于分离两种互不相溶(密度也不同)的液体。
②蒸馏：用于分离沸点不同的互溶液体。
③洗气：用于除去气体混合物中的杂质，如乙烷中的乙烯可通过溴水洗气除去。
④萃取分液：如分离溴水中的溴和水，可用四氯化碳或苯进行萃取，然后分液。
⑤重结晶：固体有机物可以考虑重结晶。

1．(2019·全国卷Ⅰ)实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，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　[A项，向圆底烧瓶中滴加液体前，要先打开K，以保证液体顺利滴下，正确；B项，装置b中CCl4的作用是吸收反应过程中未反应的溴蒸气，Br2溶于CCl4显浅红色，正确；C项，装置c中Na2CO3溶液的作用是吸收反应中产生的HBr气体，防止污染环境，正确；D项，反应后的混合液应该用稀NaOH溶液洗涤，目的是除去溴苯中的溴，然后分液得到溴苯，不是结晶，错误。]
2．某化学兴趣小组设计实验制备苯甲酸异丙酯，其反应原理为

用如图所示装置进行实验：

甲　　　　　　　　　　乙
物质的性质数据如表所示：
物质
相对分子质量
密度
/(g·cm－3)
沸点/℃
水溶性
苯甲酸
122
1.27
249
微溶
异丙醇
60
0.79
82
易溶
苯甲酸
异丙酯
164
1.08
218
不溶
实验步骤：
步骤ⅰ：在图甲干燥的仪器a中加入38.1 g苯甲酸、30 mL 异丙醇和15 mL浓硫酸，再加入几粒沸石；
步骤ⅱ：加热至70 ℃左右保持恒温半小时；
步骤ⅲ：将图甲的仪器a中液体进行如下操作得到粗产品：

步骤ⅳ：将粗产品用图乙所示装置进行精制。
请回答下列问题：
(1)步骤ⅰ中加入三种试剂的先后顺序一定错误的是
________(填字母)。
A．异丙醇、苯甲酸、浓硫酸
B．浓硫酸、异丙醇、苯甲酸
C．异丙醇、浓硫酸、苯甲酸
(2)图甲中仪器a的名称为________，判断酯化反应达到平衡的现象_____________________________________________________。
加入的苯甲酸和异丙醇中，需过量的是____________，目的是_____________________________________________________。
(3)本实验一般采用水浴加热，因为温度过高会使产率
________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)操作Ⅰ中第二次水洗的目的是________________________，
操作Ⅱ中加入无水硫酸镁的作用为______________________。
(5)步骤ⅳ所用的装置中冷却水的进口为________(填字母)，操作时应收集218 ℃的馏分，如果温度计水银球偏上，则收集的精制产品中可能混有的杂质为________(填物质名称)。
(6)如果得到的苯甲酸异丙酯的质量为40.930 g。则该实验的产率为________%(保留2位有效数字)。
[解析]　(1)浓硫酸和其他液态物质混合时应注意实验安全，一般都是将浓硫酸沿玻璃棒或容器内壁缓缓注入其他液体中，边注入边搅拌，所以酯化反应实验中，一般先加入密度最小的醇，再加入羧酸，最后加入浓硫酸(其中浓硫酸和羧酸顺序可以颠倒)。(2)油水分离器中水层高低的变化可以显示生成物水的量，据此可以判断酯化反应是否达到平衡；由于酯化反应属于可逆反应，所以其中一种物质过量，既可以使平衡向正反应方向移动，又可以提高另外一种物质的转化率，由题中数据知，异丙醇过量。(3)有机物一般都易挥发，所以温度过高，容易造成反应物挥发而损失，从而降低产率。(4)第一次水洗主要是除去异丙醇和硫酸等水溶性杂质，用饱和碳酸钠溶液洗主要是除去硫酸和苯甲酸等酸性杂质，而第二次水洗，则是为了除去残留的碳酸钠，操作Ⅱ中加入无水硫酸镁是为了除去残留的水。(5)如果蒸馏时温度计的水银球偏上，则蒸馏烧瓶支管口处温度比温度计所测量的温度高，会有沸点较高的杂质逸出。(6)38.1 g苯甲酸的物质的量为≈0.312 mol,30 mL异丙醇的物质的量为＝0.395 mol，苯甲酸不足，所以苯甲酸异丙酯的理论产量为0.312 mol×164 g·mol－1＝51.168 g，则产率为×100%≈80%。
[答案]　(1)B　(2)三颈烧瓶(或三口烧瓶)　油水分离器中水面保持稳定　异丙醇　有利于酯化反应向正反应方向进行，提高苯甲酸的转化率　(3)减小　(4)除去残留的碳酸钠　除去残留的水　(5)g　苯甲酸　(6)80

[真题验收]
1．(2020·山东学业水平等级考试，T8)实验室分离Fe3＋和Al3＋的流程如下：

已知Fe3＋在浓盐酸中生成黄色配离子[FeCl4]－，该配离子在乙醚(Et2O，沸点34.6 ℃)中生成缔合物Et2O·H＋·[FeCl4]－。
下列说法错误的是(　　)
A．萃取振荡时，分液漏斗下口应倾斜向下
B．分液时，应先将下层液体由分液漏斗下口放出
C．分液后水相为无色，说明已达到分离目的
D．蒸馏时选用直形冷凝管
A　[萃取振荡时，应盖上分液漏斗上方的瓶塞，关闭旋塞，将分液漏斗下口倾斜向上，A项错误；液体分层后，先将下层液体由分液漏斗下口放出，关闭旋塞，再从上口倒出上层液体，B项正确；加入乙醚萃取后，Fe3＋完全转化为Et2O·H＋·[FeCl4]－，则分液后水相为无色，说明已达到分离目的，C项正确；蒸馏时选用直形冷凝管，便于馏分流出，D项正确]
2．(2020·浙江7月选考，T11)下列有关实验说法不正确的是 (　　)
A．萃取Br2时，向盛有溴水的分液漏斗中加入CCl4，振荡、静置分层后，打开旋塞，先将水层放出
B．做焰色反应前，铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色
C．乙醇、苯等有机溶剂易被引燃，使用时须远离明火，用毕立即塞紧瓶塞
D．可用AgNO3溶液和稀HNO3区分NaCl、NaNO2和NaNO3
A　[分离分液漏斗中的液体时，下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出，因四氯化碳密度比水大，在下层，故水层应从上口倒出，A项错误；做焰色反应前，铂丝应用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色，目的是防止其他离子产生干扰，B项正确；乙醇、苯等有机物易挥发，遇明火易被引燃，使用时须远离明火，用毕立即塞紧瓶塞，C项正确；加入硝酸银得到白色沉淀，加入稀硝酸沉淀不溶解的是NaCl，加入硝酸银得到白色沉淀，加入稀硝酸沉淀溶解的是NaNO2，加入硝酸银得不到沉淀的是NaNO3，D项正确。]
3．(2020·全国卷Ⅱ，T27)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下：

名称
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/(g·mL－1)
溶解性
甲苯
92
－95
110.6
0.867
不溶于水，易溶于乙醇
苯甲酸
122
122.4(100 ℃左右开始升华)
248
——
微溶于冷水，易溶于乙醇、热水
实验步骤：
(1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(约0.03 mol)高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。
(2)停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为1.0 g。
(3)纯度测定：称取0.122 g粗产品，配成乙醇溶液，于100 mL 容量瓶中定容。每次移取25.00 mL溶液，用0.010 00 mol·L－1的KOH标准溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50 mL的KOH标准溶液。
回答下列问题：
(1)根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为
________(填标号)。
A．100 mL　B．250 mL　C．500 mL　D．1 000 mL
(2)在反应装置中应选用________冷凝管(填“直形”或“球形”)，当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其判断理由是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是__________________
____________________________________________________；
该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理______________________________________________
_____________________________________________________。
(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是________。
(5)干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是
_____________________________________________________。
(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为________；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于________(填标号)。
A．70% B．60% C．50% D．40%
(7)若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中________的方法提纯。
[解析]　(1)三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g KMnO4，所加液体体积不能超过三颈烧瓶容积的，即三颈烧瓶的最适宜规格应为250 mL。(2)球形冷凝管可使气体冷却回流，让反应更为彻底，冷凝效果更好，应选用球形冷凝管；由于甲苯是不溶于水的油状液体，当回流液中不再出现油状液体时，说明甲苯已经完全被氧化为苯甲酸钾。(3)取用甲苯质量为1.5 mL×0.867 g·mL－1≈1.3 g，其物质的量约为0.014 mol，实验中加入的KMnO4过量，NaHSO3具有还原性，可用NaHSO3溶液除去过量的KMnO4，避免在用浓盐酸酸化时，KMnO4与盐酸反应生成有毒的Cl2；用草酸在酸性条件下处理过量的KMnO4溶液，发生反应的离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。(4)根据题给制备苯甲酸的第一步反应可知，用少量热水洗涤的滤渣为MnO2。(5)因苯甲酸在100 ℃左右开始升华，若干燥时温度过高，可能导致部分苯甲酸升华而损失。(6)根据C6H5COOH＋KOH===C6H5COOK＋H2O，可知25.00 mL×10－3 L·mL－1×c(C6H5COOH)＝21.50 mL×10－3 L·mL－1× 0.010 00 mol·L－1，解得c(C6H5COOH)＝0.008 6 mol·L－1，故样品中苯甲酸的纯度为×100%＝86.0%；0.014 mol甲苯理论上可生成0.014 mol苯甲酸，其质量为0.014×122 g＝1.708 g，则苯甲酸的产率为×100%≈50%，故C项正确。(7)由于苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中重结晶的方法提纯。
[答案]　(1)B　(2)球形　无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化　(3)除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气　2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O　(4)MnO2　(5)苯甲酸升华而损失　(6)86.0%　C　(7)重结晶
[新题预测]
1．实验室欲证明苯与液溴在铁屑作用下制备溴苯的反应为取代反应，已知溴化氢为无色、有毒、易溶于水的气体，下列有关实验装置错误的是(　　)

A　　　　　B　　　　C　　　　D
B　[苯和液溴在铁屑作用下反应生成溴苯和溴化氢，要证明该反应为取代反应，只需证明有溴化氢生成，反应产生的溴化氢气体中会混有未反应的苯蒸气和溴蒸气，其中溴蒸气会干扰溴化氢的检验，必须除去。A装置的作用是制备溴苯，B装置的作用是除去溴化氢气体中的苯蒸气和溴蒸气，C装置的作用是检验溴化氢，D装置的作用是吸收多余的溴化氢，防止污染环境。用四氯化碳除去溴化氢气体中的苯蒸气和溴蒸气时，应长管进短管出，B装置错误。]
2．苯甲酸乙酯(无色液体，难溶于水，沸点213 ℃)天然存在于桃、菠萝、红茶中，稍有水果气味，常用于配制香精和人造精油，也可用作食品添加剂。实验室利用如图所示装置，在环己烷中通过反应制备。已知：环己烷沸点为80.8 ℃，可与乙醇和水形成共沸物，其混合物沸点为62.1 ℃。下列说法错误的是(　　)

A．实验时最好采用水浴加热，且冷却水应从b口流出
B．分水器可及时放出水层，避免水层升高流入烧瓶
C．环己烷的作用是在较低温度下带出生成的水，促进酯化反应向右进行
D．实验时应依次向圆底烧瓶中加入碎瓷片、浓硫酸、苯甲酸、无水乙醇、环己烷
D　[反应是苯甲酸与乙醇的酯化反应，最好采用水浴加热的方式，冷凝管的冷却水应该“下进上出”，A项正确；有机合成反应中，分水器中会出现分层现象，上层是油状物，下层是水，当下层液面高度超过距分水器支管约2 cm时，及时放出水层，避免水层升高流入烧瓶，B项正确；根据已知信息知环己烷的作用是在较低温度下带出生成的水，促进酯化反应向右进行，C项正确；实验时应依次向圆底烧瓶中加入碎瓷片、苯甲酸、无水乙醇、环己烷，搅拌后再加入浓硫酸，D项错误。]