备战2025年高考二轮复习化学（湖南版）大单元主观题突破练5（Word版附解析）

这是一份备战2025年高考二轮复习化学（湖南版）大单元主观题突破练5（Word版附解析），共9页。试卷主要包含了0 mL水溶解，60 g,色谱检测纯度为98，某小组设计实验制备对硝基苯甲酸等内容，欢迎下载使用。
学生用书P247
1.(13分)(2024·四川宜宾一模)碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分,可用作补血剂。实验室制备FeCO3的装置如下图所示。
已知:FeCO3为白色难溶于水的固体,在潮湿的空气中易被氧化为Fe(OH)3。回答下列问题:
(1)仪器a的名称为 。
(2)实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,其目的是 ;
一段时间后 (填具体操作),使FeSO4溶液进入仪器c中。
(3)仪器d中的试剂为H2O,其作用是 。
(4)实验结束,将仪器c中的混合物过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3粗品。
①确认沉淀是否洗涤干净的操作及现象是 。
②若粗品未及时进行干燥处理,在空气中将部分变为红褐色,发生反应的化学方程式是 。
(5)由于碳酸钠溶液碱性较强,制备过程中会产生杂质 (填化学式)。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更纯净的FeCO3,制备过程中产生无色气体,该反应的离子方程式是 。
答案:(1)恒压滴液漏斗
(2)将稀硫酸滴入烧瓶与铁屑反应,利用生成的H2排出装置内原有空气 关闭K1、K3,打开K2
(3)液封,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3
(4)①取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加稀盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则沉淀已洗净
②4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2
(5)Fe(OH)2 2HCO3-+Fe2+FeCO3↓+CO2↑+H2O
解析:实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,利用生成的H2排出装置内原有空气;一段时间后关闭K1、K3,打开K2,利用b中产生的氢气把FeSO4溶液压入仪器c中与碳酸钠反应生成FeCO3,d中盛放水,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3。
(1)根据装置图,仪器a的名称为恒压滴液漏斗。
(2)Fe2+易被氧气氧化,实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,其目的是将稀硫酸滴入烧瓶与铁屑反应,利用生成的H2排出装置内原有空气,防止Fe2+被氧化;一段时间后关闭K1、K3,打开K2,b中产生的氢气把FeSO4溶液压入仪器c中。(3)FeCO3在潮湿的空气中易被氧化为Fe(OH)3,仪器d中的试剂为H2O,其作用是液封,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3。(4)实验结束,将仪器c中的混合物过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3粗品。①FeCO3中可能含有的杂质为硫酸钠,若最后一次洗涤液中不含硫酸根离子,说明沉淀洗涤干净。②FeCO3在潮湿的空气中易被氧气氧化为红褐色Fe(OH)3,发生反应的化学方程式是4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2。(5)Fe2+与OH-反应生成难溶于水的Fe(OH)2,由于碳酸钠溶液碱性较强,制备过程中会产生杂质Fe(OH)2。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更纯净的FeCO3,制备过程中产生无色气体二氧化碳,该反应的离子方程式是2HCO3-+Fe2+FeCO3↓+CO2↑+H2O。
2.(15分)(2024·湖南长沙一中三模)BaCl2·2H2O为无色结晶,有毒;水中的溶解度为35.7 g(20 ℃)、58.7 g(100 ℃)。实验室用毒重石(主要含BaCO3,及少量Pb2+、BaSO4、SiO2等杂质)经过加工处理,可制得BaCl2·2H2O晶体。其实验步骤如下:
Ⅰ.样品分解:称取a g毒重石矿粉于烧杯中,加入稍过量的NH4Cl溶液,90 ℃下加热搅拌2 h,待充分反应后,冷却,过滤。
Ⅱ.除Pb2+:向滤液中加入一定量的BaS溶液,有黑色沉淀生成,过滤。
Ⅲ.结晶:将步骤Ⅱ的BaCl2滤液经过 , ,抽滤,用冷水和乙醇各洗涤晶体2~3次,自然晾干。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中,观察到的实验现象有 。
(2)步骤Ⅱ检验Pb2+是否完全沉淀的方法是 ;
在过滤中,下列仪器必需用到的是 (填仪器名称),与普通过滤相比,步骤Ⅲ抽滤的优点是 。
(3)完善步骤Ⅲ的实验步骤:“经过 , ,抽滤”。
(4)样品分解时,不选用酸性更强且等量的盐酸替代NH4Cl溶液,可能的原因是 。
(5)BaCl2·2H2O纯度的测定
某学生查阅资料:X2++H2Y2-XY2-+2H+,X代表Ba2+、Pb2+、Ca2+等,H2Y2-代表Na2H2Y的阴离子,设计如下纯度测量方案:
步骤Ⅰ.准确称取b g BaCl2·2H2O粗品并用20.0 mL水溶解
步骤Ⅱ.用0.400 0 ml·L-1的Na2H2Y标准溶液滴定其中的Ba2+
步骤Ⅲ.重复滴定2~3次,记录每次消耗Na2H2Y标准溶液的体积
①滴定时采用下图所示的侧边自动定零位滴定管,结合该装置的使用说明书分析其优点 。

说明书
将贮液瓶与带塞滴定管通过磨口塞连接在一起。使用时,用打气球向贮液瓶中加压,使瓶中的标准溶液压入滴定管中。滴定管顶端零标线处熔接一个回液尖嘴,使零线以上的溶液自动流回贮液瓶中,实现自动调节零点。
②下列选项所涉及内容会导致Ba2+含量的测定值偏高的是 (填字母)。
a.未干燥锥形瓶
b.Na2H2Y标准溶液久置部分失效
c.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
d.杂质可与Na2H2Y反应
答案:(1)部分固体溶解,同时溶液中逸出刺激性气味的气体
(2)静置,取上层清液少许置于试管中,向试管中加入适量BaS溶液,若产生黑色沉淀,则Pb2+未完全沉淀,反之,则已完全沉淀 玻璃棒、烧杯、漏斗 过滤速率快,分离彻底
(3)蒸发浓缩 冷却结晶
(4)HCl过量,步骤Ⅱ易产生有毒气体H2S
(5)①自动调零代替手动操作,可以减少人为误差 ②bd
解析:由题意可知,制备二水氯化钡的操作为向毒重石矿粉中加入过量的氯化铵溶液共热浸取,将碳酸钡转化为氯化钡,过滤得到滤渣和滤液;向滤液中加入硫化钡,将溶液中的铅离子转化为溶解度更小的硫化铅,过滤得到氯化钡溶液;氯化钡溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、用冷水和乙醇各洗涤晶体2~3次,自然晾干得到二水氯化钡晶体。
(1)由分析可知,步骤Ⅰ中加入过量的氯化铵溶液共热浸取的目的是将碳酸钡转化为氯化钡,实验中碳酸钡与氯化铵溶液反应生成氯化钡、二氧化碳和氨气,则观察到的实验现象为部分固体溶解,同时溶液中逸出刺激性气味的气体。
(2)若溶液中铅离子未完全沉淀,向溶液中继续加入硫化钡,会有黑色沉淀生成,具体操作为静置,取上层清液少许置于试管中,向试管中加入适量BaS溶液,若产生黑色沉淀,则铅离子未完全沉淀,反之,则已完全沉淀;在过滤中,需要用到的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒,不需要用到酒精灯、容量瓶和锥形瓶;与普通过滤相比,步骤Ⅲ采用抽滤的方法分离得到二水氯化钡晶体的优点是过滤速率快,分离彻底,易于得到二水氯化钡。
(3)由分析可知,结晶的操作为氯化钡溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、用冷水和乙醇各洗涤晶体2~3次,自然晾干得到二水氯化钡晶体。
(4)盐酸能与硫化钡反应生成氯化钡和有毒的硫化氢气体,所以样品分解时,不选用酸性更强且等量的盐酸替代氯化铵溶液。
(5)①由题给信息可知,滴定时采用自动定零位滴定管可以自动调零代替手动操作,可以减少人为误差;
②a.未干燥锥形瓶不影响溶质的物质的量,对测定结果无影响,故不符合题意;b.Na2H2Y标准溶液久置部分失效会使消耗Na2H2Y标准溶液体积偏大,导致测定结果偏高,故符合题意;c.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡会使消耗Na2H2Y标准溶液体积偏小,导致测定结果偏低,故不符合题意;d.杂质可与Na2H2Y反应消耗Na2H2Y标准溶液体积偏大,导致测定结果偏高,故符合题意;故选bd。
3.(14分)(2024·全国甲卷)CO(NH2)2·H2O2(俗称过氧化脲)是一种消毒剂,实验室中可用尿素与过氧化氢制取,反应方程式如下:CO(NH2)2+H2O2CO(NH2)2·H2O2。
(一)过氧化脲的合成
烧杯中分别加入25 mL 30% H2O2(ρ=1.11 g·cm-3)、40 mL蒸馏水和12.0 g尿素,搅拌溶解。30 ℃下反应40 min,冷却结晶、过滤、干燥,得白色针状晶体9.4 g。
(二)过氧化脲性质检测
Ⅰ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,滴加KMnO4溶液,紫红色消失。
Ⅱ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,加入KI溶液和四氯化碳,振荡,静置。
(三)产品纯度测定
溶液配制:称取一定量产品,用蒸馏水溶解后配制成100 mL溶液。
滴定分析:量取25.00 mL过氧化脲溶液至锥形瓶中,加入一定量稀硫酸,用准确浓度的KMnO4溶液滴定至微红色,记录滴定体积,计算纯度。
回答下列问题:
(1)过滤中使用到的玻璃仪器有 (写出两种即可)。
(2)过氧化脲的产率为 。
(3)性质检测Ⅱ中的现象为 。性质检测Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是 。
(4)下图为“溶液配制”的部分过程,操作a应重复3次,目的是 ,定容后还需要的操作为 。
(5)“滴定分析”步骤中,下列操作错误的是 (填字母)。
A.KMnO4溶液置于酸式滴定管中
B.用量筒量取25.00 mL过氧化脲溶液
C.滴定接近终点时,用洗瓶冲洗锥形瓶内壁
D.锥形瓶内溶液变色后,立即记录滴定管液面刻度
(6)以下操作导致过氧化脲纯度测定结果偏低的是 (填字母)。
A.容量瓶中液面超过刻度线
B.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗
C.摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外
D.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
答案:(1)烧杯、漏斗、玻璃棒(任选两种作答)
(2)50%
(3)液体分层,上层为无色,下层为紫红色 还原性、氧化性
(4)避免溶质损失 盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀
(5)BD (6)A
解析:(1)过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,可任选两种作答。
(2)实验中加入尿素的质量为12.0 g,物质的量为0.2 ml,过氧化氢的质量为25 mL×1.11 g·cm-3×30%=8.325 g,物质的量约为0.245 ml,过氧化氢过量,产率应按照尿素的质量计算,理论上可得到过氧化脲0.2 ml,质量为0.2 ml×94 g·ml-1=18.8 g,实验中实际得到过氧化脲为9.4 g,故过氧化脲的产率为9.4 g18.8 g×100%=50%。
(3)在过氧化脲的性质检测中,检测Ⅰ用稀硫酸酸化,加入高锰酸钾溶液,紫红色消失,说明过氧化脲被酸性高锰酸钾溶液氧化,体现了过氧化脲的还原性;检测Ⅱ用稀硫酸酸化,加入KI溶液和四氯化碳,过氧化脲会将KI氧化为I2单质,体现了过氧化脲的氧化性,生成的I2在四氯化碳中溶解度大,会溶于四氯化碳中,且四氯化碳密度大于水的,振荡,静置后出现的现象为液体分层,上层为无色,下层为紫红色。
(4)操作a为洗涤烧杯和玻璃棒,并将洗涤液转移到容量瓶中,目的是避免溶质损失;定容后应盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀。
(5)KMnO4溶液具有强氧化性,应置于酸式滴定管中,A项正确;量筒的精确度不能达到0.01 mL,量取25.00 mL的溶液应选用滴定管或移液管,B项错误;滴定过程中,待测液有可能会溅到锥形瓶内壁,滴定接近终点时,为了使结果更精确,可用洗瓶冲洗锥形瓶内壁,C项正确;锥形瓶内溶液变色后,且半分钟内溶液不再恢复原来的颜色,才能说明反应达到滴定终点,记录滴定管液面刻度,D项错误。
(6)在配制过氧化脲溶液时,容量瓶中液面超过刻度线,使溶液体积偏大,配制溶液的浓度偏低,则滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏低,导致测定结果偏低,A项符合题意;滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗,导致KMnO4溶液浓度偏低,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,B项不符合题意;摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,C项不符合题意;滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,D项不符合题意。
4.(14分)(2024·黑吉辽卷)某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化,设计实验方案如下:
Ⅰ.向50 mL烧瓶中分别加入5.7 mL乙酸(100 mml)、8.8 mL乙醇(150 mml)、1.4 g NaHSO4固体及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中装入变色硅胶。
Ⅱ.加热回流50 min后,反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。
Ⅲ.冷却后,向烧瓶中缓慢加入饱和Na2CO3溶液至无CO2逸出,分离出有机相。
Ⅳ.洗涤有机相后,加入无水MgSO4,过滤。
Ⅴ.蒸馏滤液,收集73~78 ℃馏分,得无色液体6.60 g,色谱检测纯度为98.0%。
回答下列问题:
(1)NaHSO4在反应中起 作用,用其代替浓硫酸的优点是 (答出一条即可)。
(2)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可 。
(3)使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是 (填字母)。
A.无需分离
B.增大该反应平衡常数
C.起到沸石作用,防止暴沸
D.不影响甲基紫指示反应进程
(4)下列仪器中,分离有机相和洗涤有机相时均需使用的是 (填名称)。
(5)该实验乙酸乙酯的产率为 (精确至0.1%)。
(6)若改用C2H518OH作为反应物进行反应,质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为 (精确至1)。
答案:(1)催化剂 浓硫酸具有脱水性,使原料炭化,NaHSO4无脱水性,使产品产率更高(或其他合理答案)
(2)吸收生成的H2O,使平衡正向移动,提高乙酸乙酯的产率
(3)AD (4)分液漏斗 (5)73.5% (6)90
解析:乙酸乙酯的制备原理为
其中浓硫酸的作用为催化剂和吸水剂,既能催化反应,加快反应速率,又能吸收反应生成的水,使平衡正向移动,增大产率。本题所给实验中用NaHSO4代替浓硫酸起催化作用,用能吸水的变色硅胶吸水,使平衡正向移动,冷却后用Na2CO3溶液将剩余的酸性物质反应掉,用无水MgSO4干燥产品,最后蒸馏收集73~78 ℃馏分获得产品乙酸乙酯。
(1)用NaHSO4代替浓硫酸起催化作用,因为浓硫酸有脱水性,能够将反应原料炭化,而NaHSO4无脱水性,可提高产品产率。同时还有减少有毒气体(SO2)的产生等其他优点。
(2)变色硅胶有吸水性,可吸收反应生成的水,使酯化反应平衡右移,提高产率。
(3)不向溶液中直接加入变色硅胶的优点是后续过程中不用再分离出去,且与甲基紫指示剂分开,不会影响其指示过程。平衡常数只与温度有关。故选A、D。
(4)分离有机相和洗涤有机相均需用分液漏斗进行分液。容量瓶在配制一定物质的量浓度的溶液时使用,普通漏斗在过滤时使用,洗气瓶在除气体中的杂质时使用。
(5)产率=实际产量理论产量×100%。原料中乙酸和乙醇按1∶1反应,显然乙酸比乙醇的量少,利用乙酸的物质的量计算产率:6.60 g×98.0%100×10-3ml×88 g·ml-1×100%=73.5%。
(6)酯化反应中,酸脱羟基醇脱氢,得到的产品应为CH3CO18OCH2CH3,其分子离子峰的质荷比数值为90。
5.(13分)(2024·湖南雅礼中学模考)某化学小组制取无水三氯化铁并研究其与铜的反应,设计如下实验。
Ⅰ.制备无水三氯化铁实验装置如图:(已知:无水三氯化铁易潮解,100 ℃左右升华)
(1)A中制取氯气的化学方程式为 。
(2)整个装置充满黄绿色气体后,才开始加热D装置的目的是 。
(3)实验中D与E装置间采用大的导管连接的目的是 。
(4)F装置所装溶液目的是 。
(5)此装置存在明显的缺陷,你的改进方案是 。
Ⅱ.探究三氯化铁与铜反应的实验如图:(已知:KSCN中的C为+4价)
(6)请从平衡的角度说明溶液红色褪去的原因: 。
(7)为了进一步研究白色沉淀,进行如图实验:
①由上述实验可推测白色沉淀的组成为 (填化学式)。
②白色沉淀之一(用D表示)与过量稀硝酸反应生成白色沉淀B含有阴离子,同时生成N2、NO、CO2气体。D与硝酸反应中还原剂与氧化剂物质的量之比为 。
答案:(1)16HCl(浓)+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)排尽管内空气,防止Fe与氧气、水蒸气反应
(3)防止无水三氯化铁堵塞导管
(4)吸收尾气氯气
(5)E、F装置之间增加除水装置(或将F装置换为装有碱石灰的干燥管,答案合理即可)
(6)由于存在反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加入铜粉,Cu与Fe3+反应、生成CuSCN沉淀均使平衡逆向移动,Fe(SCN)3浓度减小,溶液红色褪去
(7)①CuCl、CuSCN ②1∶4
解析:实验目的:制取无水三氯化铁并研究其与铜的反应,Ⅰ.制备无水三氯化铁,利用铁和氯气反应生成无水三氯化铁,无水三氯化铁易潮解,100 ℃左右升华,制备时注意前后都要防水,还要防止铁和氧气反应;Ⅱ.探究三氯化铁与铜反应,根据加入铜粉后的实验现象和进一步探究:加硝酸后溶液呈蓝色可知含有Cu2+,加硝酸银后有白色沉淀可知含Cl-,加氯化钡溶液有白色沉淀可知含SO42-,从而推知原白色沉淀为CuCl、CuSCN。
(1)A中制取氯气,由于没有加热装置,化学反应方程式:16HCl(浓)+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(2)整个装置充满黄绿色气体后,才开始加热D装置的目的是:排尽管内空气,防止Fe与氧气、水蒸气反应。
(3)若实验过程中三氯化铁沉积在D与E的导管之间,导致导管内径变小,故实验中D与E装置间采用大的导管连接。
(4)该反应中有氯气产生,有毒,需要用NaOH溶液吸收。
(5)根据无水三氯化铁100 ℃左右升华,除去沉积的三氯化铁简易操作是:加热D、E之间的导管;无水三氯化铁易潮解,可知装置存在缺陷,改进的措施:E、F之间加除水装置。
(6)从平衡的角度说明红色褪去的原因:由于存在反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加入铜粉,Cu与三价铁离子反应平衡逆向移动,硫氰化铁浓度减小,红色褪去。
(7)根据分析可知原白色沉淀为CuCl、CuSCN;由CuSCN和硝酸反应的产物N2、NO、CO2、SO42-、Cu2+可知,结合得失电子守恒,还原剂与氧化剂物质的量之比为1∶4。
6.(13分)(2024·湖南长沙一中一模)格氏试剂(R—MgX,R表示烃基,X表示卤原子)是重要的有机试剂,实验小组查阅资料设计CH3CH2MgBr的制备过程如下:
原理:CH3CH2Br+MgCH3CH2MgBr
已知:①该制备实验需在绝对无水、无氧的环境下进行。一般不易发生,常需引发剂,引发后,反应剧烈且放热。
②CH3CH2MgBr的沸点为34.6 ℃。
Ⅰ.试剂的预处理
(1)乙醚[沸点:34.5 ℃,密度为0.714 g·cm-3,微溶于水,混有过氧乙醚(CH3CH2OOCH2CH3)、少量水]的处理:
①过氧乙醚的检验:取少量样品滴于KI-淀粉试纸中央,出现 现象,说明其中含有过氧乙醚。
②除过氧乙醚:将乙醚转入 (填下列仪器标号)中,加入适量的硫酸亚铁溶液,充分振荡,静置分层, (填具体操作),分离出下层水相。最后将有机相转移至蒸馏装置中蒸馏,收集34.5 ℃馏分。
Ⅱ.CH3CH2MgBr的制备
如图组装装置(加热和夹持装置已略),向仪器X中加入2.4 g镁条和1小粒碘,装好装置,向仪器Y中加入0.12 ml溴乙烷和25.00 mL乙醚,混匀后开始滴入仪器X中,反应中保持微沸,加完后,温水浴加热回流20 min直至镁条完全反应。
(2)仪器Y的名称是 。
(3)回流结束后,需进行的操作有①停止加热 ②关闭冷凝水 ③移去水浴,正确的顺序为 (填序号)。
(4)实验装置存在缺陷,导致制备的格氏试剂易水解,该如何改进? 。
(5)反应温度过高会导致副反应的发生,避免副反应的发生可采取的操作或措施有 。
(6)打开仪器Y上口的玻璃塞,加入0.2 ml乙醛,之后打开其下口使乙醛逐滴与CH3CH2MgBr反应,然后滴加20.0 mL饱和NH4Br溶液生成产物Z(伴有一种盐和碱性气体产生)。将Z从混合液中提纯后进行了氢谱和质谱的表征,结果如下:
则CH3CH2MgBr与乙醛反应生成Z(碳骨架无支链)的总反应为 。
答案:(1)①试纸变蓝 ②A 打开玻璃塞(或使小孔对准凹槽)、打开分液漏斗活塞
(2)恒压滴液漏斗 (3)①③②
(4)在球形冷凝管后加一个装有碱石灰的干燥装置
(5)减慢恒压滴液漏斗中混合液的滴加速率
(6)CH3CH2MgBr+CH3CHO+NH4Br+MgBr2+NH3↑
解析:乙醚中含有少量的过氧乙醚具有强氧化性,可以将KI氧化产生I2,因而可以使湿润的KI-淀粉试纸变为蓝色,除去的方法是将含有少量的过氧乙醚的乙醚与硫酸亚铁溶液在分液漏斗中混合发生氧化还原反应除去,然后分液弃去水层,再蒸馏收集34.5 ℃的馏分。向仪器X中加入2.4 g镁条和1小粒碘,装好装置,向仪器Y中加入0.12 ml溴乙烷和25.00 mL乙醚,三颈烧瓶中溴与经处理的Mg片发生反应制取格氏试剂,在制取时要注意防止副反应的发生,控制反应温度,同时要注意使反应在无氧无水环境中进行。
(1)①过氧乙醚具有强氧化性,少量过氧乙醚可以将KI氧化产生I2,淀粉遇I2变为蓝色,故过氧乙醚检验时,取少量样品与酸性KI-淀粉试纸一起振摇,出现蓝色,说明其中含有过氧乙醚。
②除过氧乙醚时,将乙醚转入分液漏斗中,然后加入适量的硫酸亚铁溶液,充分振荡,发生反应产生乙醚及硫酸铁,然后静置分层,同时打开分液漏斗的玻璃塞或使小孔对准凹槽,打开分液漏斗活塞,除去水相,将上层乙醚层转移至蒸馏装置中蒸馏,收集34.5 ℃的馏分,就得到乙醚。
(2)仪器Y的名称是恒压滴液漏斗。
(3)回流结束后,需进行的操作有①停止加热、③移去水浴、②关闭冷凝水。
(4)实验装置存在缺陷,导致制备的格氏试剂易水解,改进的措施是在球形冷凝管后加一个装有碱石灰的干燥装置。
(5)反应温度过高会导致副反应的发生,避免副反应的发生可采取的操作或措施有减慢恒压滴液漏斗中混合液的滴加速率。
(6)由H-NMR可知生成产物Z有5种H原子,个数比为1∶1∶2∶3∶3,质谱显示其相对分子质量为74,则结构为CH3CH(OH)CH2CH3。碱性气体为NH3,通过原子守恒可知生成的盐为MgBr2,反应方程式为CH3CH2MgBr+CH3CHO+NH4Br+MgBr2+NH3↑。
7.(13分)(2024·湖南衡阳三模)某小组设计实验制备对硝基苯甲酸。
反应原理:
+Na2Cr2O7+4H2SO4(浓)+Na2SO4+Cr2(SO4)3+5H2O
实验步骤:
①在图1装置中加入3.0 g对硝基甲苯、9.0 g重铬酸钠粉末及20 mL水,在搅拌下慢慢滴入12.5 mL浓硫酸。温度很快上升,反应混合物的颜色逐渐变深变黑,必要时用冷水冷却。加完硫酸后,将烧瓶在陶土网上加热,搅拌回流半小时,反应至呈黑色。
②待反应物冷却后,在搅拌下加入40 mL冰水,立即有沉淀析出。用图2装置抽滤,用25 mL水分两步洗涤,对硝基苯甲酸粗产品为黑色固体。
③将固体放入盛有15 mL 5%硫酸的烧杯中,在沸水浴中加热10 min,以溶解未反应的铬盐,冷却后抽滤,将所得沉淀溶于25 mL 5% NaOH溶液,在50 ℃温热后过滤,如图3所示。滤液中加入0.5 g活性炭煮沸后趁热过滤。冷却后在充分搅拌下将滤液慢慢倒入盛有30 mL 15%硫酸的烧杯中,析出黄色沉淀,抽滤,用少量冷水洗涤两次,干燥后称重。回答下列问题:
(1)图1中仪器A名称是 ,进水口为 (填“a”或“b”)。
(2)图3中保温漏斗的“保温”措施是 。
(3)步骤①“慢慢”滴入浓硫酸的目的是 。
(4)步骤②中,反应结束后,加入40 mL冰水的目的是 。
步骤③中活性炭的作用是 。
(5)步骤③在沸水浴中加热10 min,其目的是 。
将所得沉淀溶于25 mL 5% NaOH溶液,在50 ℃温热后过滤,图3不能用烧杯替代锥形瓶,其原因是 。
(6)步骤①中,冷凝管壁析出白色对硝基甲苯,应采取措施是 。
步骤③中,将滤液倒入15%的硫酸中,其目的是 。
答案:(1)球形冷凝管 b
(2)用酒精灯加热保温漏斗中的液体
(3)避免放热过多,使对硝基甲苯挥发,凝结在冷凝管壁
(4)降低产品溶解度 脱色
(5)使反应充分进行 避免温度降低过快,产品在烧杯壁析出
(6)适当减小冷凝管的冷凝水流量,使对硝基甲苯熔融滴下 将对硝基苯甲酸钠转化成对硝基苯甲酸
解析:用Na2Cr2O7在酸性条件下氧化对硝基甲苯()制得对硝基苯甲酸,反应原理为+Na2Cr2O7+4H2SO4(浓)+Na2SO4+5H2O+Cr2(SO4)3,让和Na2Cr2O7、H2SO4混合溶液在三颈烧瓶中反应,加热回流0.5 h,待反应物冷却后,搅拌下加入40 mL冰水,析出沉淀,抽滤,再经过洗涤、干燥得到产物。
(1)图1中仪器A名称是球形冷凝管,冷凝水应该下进上出,进水口为b。
(2)图3中保温漏斗的“保温”措施是:用酒精灯加热保温漏斗中的液体。
(3)浓硫酸在水中溶解放热,步骤①“慢慢”滴入浓硫酸的目的是:避免放热过多,使对硝基甲苯挥发,凝结在冷凝管壁。
(4)降低温度有利于产品析出,步骤②中,反应结束后,加入40 mL冰水的目的是降低产品溶解度,活性炭具有吸附性,步骤③中活性炭的作用是脱色。
(5)在沸水浴中加热,使反应完全,同时杂质能充分溶解。烧杯口大,散热快,可能会导致产品在烧杯壁析出,则步骤③在沸水浴中加热10 min,其目的是使反应充分进行。图3不能用烧杯替代锥形瓶,其原因是避免温度降低过快,产品在烧杯壁析出。
(6)冷凝管壁有白色反应物,应该减小冷凝水流量,提高温度使其熔融滴下,将滤液加入15%的硫酸中,可将溶于水的对硝基苯甲酸钠转化为对硝基苯甲酸而析出,便于过滤分离。