2020届高考化学三轮冲刺要点突破：无机制备实验模型、有机化学基础

无机制备实验模型
【专题训练】
1．二氯化二硫(S2Cl2)在工业上用于橡胶的硫化。

为在实验室合成S2Cl2，某化学研究性学习小组查阅了有关资料，得到如下信息：
①将干燥的氯气在110～140 ℃与硫反应，即可得S2Cl2粗品。

②有关物质的部分性质如下表：
(1)上图中气体发生和尾气处理装置不够完善，请你提出改进意见_____________________________________________________________________ ___。

利用改进后的正确装置进行实验，请回答下列问题：
(2)B中反应的离子方程式为_____________________________________________________________________ ___。

(3)C、D中的试剂分别是_________________、_____________________。

(4)仪器A 、B 的名称分别是___________、___________，F 的作用是_______________________。

(5)如果在加热
E
时温度过高，对实验结果的影响
_________________________________；在F 中可能出现的现象是______________。

(6)S 2Cl 2粗品中可能混有的杂质是(填写两种物质的化学式)______________、_____________，为了提高S 2Cl 2的纯度，关键的操作是控制好温度和____________________。

解析：(1)若B 中气压过大，A 中浓盐酸不容易滴下，可在A 与B 之间连接一根导管，以平衡A 与B 内气压，使浓盐酸在重力作用下顺利滴入B 中，或将A 换成恒压滴液漏斗；G 为S 2Cl 2的收集装置，H 中盛氢氧化钠溶液，水蒸气易挥发进入G 中，易使S 2Cl 2水解，故应在G 和H 之间增加干燥装置。

(5)由已知S 2Cl 2与过量氯气反应生成SCl 2，温度超300 ℃以上S 2Cl 2完全分解为硫和氯气，故温度过高，有副产物生成，产率降低；根据硫的熔、沸点可知，温度过高，使部分硫变成蒸汽，而硫的熔点较低，易凝固，则F 管有固体产生或阻塞。

(6)S 2Cl 2与过量氯气反应生成SCl 2，温度超300 ℃以上S 2Cl 2完全分解为硫和氯气，所以S 2Cl 2粗品中可能混有的杂质是SCl 2和S(或Cl 2)；根据信息，温度控制不当，则会生成氯气和硫，S 2Cl 2与Cl 2反应会生成SCl 2，所以为了提高S 2Cl 2的纯度，关键的操作是控制好温度和氯气的流速要恰当，滴加浓盐酸的速度不要过快。

答案：(1)将A 换成恒压滴液漏斗(或用导管将A 的上口和B 相连)，在G 和H 之间增加干燥装置
(2)MnO 2＋4H ＋＋2Cl －=====△
Mn 2＋＋Cl 2↑＋2H 2O (3)饱和食盐水(或水) 浓硫酸 (4)分液漏斗 圆底烧瓶 导气冷凝
(5)产率降低(或有副产物生成) 有固体产生(或其他正确描述)
(6)SCl2Cl2、S(任写其中两种即可) 滴加浓盐酸的速度不要过快
2．实验室用如图装置制备KClO溶液，再与KOH、Fe(NO3)3溶液反应制备高效净水剂K2FeO4。

[査阅资料] ① Cl2与KOH溶液在20 ℃以下反应生成KClO，在较高温度下则生成KClO3；② K2FeO4易溶于水，微溶于浓KOH溶液，在0～5 ℃的强碱性溶液中较稳定。

(1)仪器a的名称是________；装置A中反应的化学方程式为_____________________________________________________________________ ___。

(2)装置C中三颈烧瓶置于冰水浴中的目的是________________________________。

(3)装置B吸收的气体是________，装置D的作用是__________________________。

(4)C中得到足量KClO后，将三颈瓶上的导管取下，依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，水浴控制反应温度为25 ℃，搅拌 1.5 h，溶液变为紫红色(含K2FeO4)，该反应的离子方程式为__________________________。

(5)往(4)所得溶液中加入饱和KOH溶液，冷却至0～5 ℃析出紫黑色晶体，过滤，得到K2FeO4粗产品。

K2FeO4粗产品含有KCl等杂质，进一步提纯方法是___________。

(6)若实验中消耗了V mL c mol/L 的Fe(NO 3)3溶液，Fe(NO 3)3充分反应，最终制得a g 的K 2FeO 4固体，则本实验K 2FeO 4的产率为 ____________(列出算式即可)。

解析：(6)依据反应过程中Fe 守恒，设生成K 2FeO 4的物质的量为x ， 则有：Fe(NO 3)3～K 2FeO 4 1 1 V ×10－3c mol x
解得：x ＝V ×10－3c mol ，m (K 2FeO 4)＝V ×10－3c mol ×198 g/mol ＝0.198V g ，则本实验K 2FeO 4的产率为
a
0.198cV
×100%。

答案：(1)圆底烧瓶 MnO 2＋4HCl(浓)=====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O (2)提高
KClO 的产率，防止Cl 2与KOH 反应生成KClO 3 (3)HCl 吸收Cl 2，防止污染空气
(4)3ClO －＋2Fe 3＋＋10OH －===2FeO 2－4＋3Cl －
＋5H 2O (5)重结晶 (6)
a
0.198Vc
×
100%
3．某实验小组在实验室利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。

(一)制备硫酸亚铁溶液
(1)
步
骤
①
，
加
入
稀
硫
酸
的
目
的
是
_____________________________________________________________________
___。

(2)步骤②，加入还原铁粉后观察到的现象是_____________________________________________________________________
___。

(二)制备氢氧化亚铁
(3)选择上图中的装置制备氢氧化亚铁，连接顺序为________(按气流方向，填标号)。

反应结束后继续通入一段时间的N2，目的是_____________________________________________________________________
___。

(4)装置B中发生反应的离子方程式是_____________________________________________________________________
___。

装置C的作用是_____________________________________________________________________
___。

(三)探究思考
反应后将装置B中固体过滤时，白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。

在查阅不同资料后，有同学认为灰绿色物质是Fe(OH)2被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH)8。

(5)Fe3(OH)8中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________，用氧化物的形式表示可写成________。

(6)设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8：
_________________________________________________________________ _______。

解析：(一)制备硫酸亚铁溶液，向硫酸铁晶体中加入去氧蒸馏水和稀硫酸，再加入过量的还原铁粉，将Fe3＋还原成Fe2＋，得到硫酸亚铁溶液。

(1)步骤①，加入稀硫酸的目的是抑制Fe3＋的水解。

(2)步骤②，加入还原铁粉后，铁粉分别和稀硫酸以及Fe3＋反应，观察到的现象是铁粉逐渐溶解，溶液中有气泡冒出，溶液由黄色逐渐变为浅绿色。

(二)制备氢氧化亚铁，原理是将氨气通入新制硫酸亚铁溶液中，此过程的关键是隔绝空气。

(3)制备氢氧化亚铁的装置中，装置A用于制取氨气，通入氮气的作用是将装置中的空气全部排出，装置B中氨气和硫酸亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁，氨气通入硫酸亚铁溶液时易发生倒吸，装置C的作用是作安全瓶，防止倒吸，装置D的作用是尾气处理。

故装置连接顺序为ACBD。

反应结束后继续通入一段时间的N2，目的是将装置中残留的氨气全部赶入吸收装置中被吸收，防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气。

(4)装置B中发生反应的离子方程式是Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH＋4。

（三）(5)Fe3(OH)8中，Fe2＋和Fe3＋共带8个单位正电荷，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶2，用氧化物的形式表示可写成FeO·Fe2O3·4H2O。

(6)要设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8，即要证明此物质中既有Fe2＋又有Fe3＋，Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液检验，Fe3＋用KSCN溶液检验，故实验方法为取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，溶液变为红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成，则说明灰绿色物质中含Fe3(OH)8。

答案：(1)抑制Fe3＋的水解
(2)铁粉逐渐溶解，溶液中有气泡冒出，溶液由黄色逐渐变为浅绿色
(3)ACBD 将装置中残留的氨气全部赶入吸收装置中被吸收，防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气
(4)Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH＋4
作安全瓶，防倒吸
(5)1∶2 FeO·Fe2O3·4H2O
(6)取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，溶液变为红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成，则证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8
4．(2019·高考全国卷Ⅰ，27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·x H2O]是一种重要铁盐。

为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是________________________________________。

(2)步骤②需要加热的目的是_____________________________________________________________________ ___，
温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是__________________________。

铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。

(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是______________，分批加入H2O2，同时为了________________，溶液要保持pH小于0.5。

(4)步骤⑤的具体实验操作有_____________________________________________________________________ ___，
经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉 1.5个结晶水，失重 5.6%。

硫酸铁铵晶体的化学式为______________________。

解析：(1)除去铁屑表面油污的方法是，用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。

(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。

温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。

含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有H2S生成。

氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。

故宜选择C装置吸收硫化氢。

(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。

铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。

(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。

(5)失重5.6%是质量分数，设结晶
水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·x H2O，由题意知1.5×18
266＋18x
＝
5.6
100
，解得x＝12。

答案：(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴 C (3 )将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质防止Fe3＋水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
【专题反思】
无机物的制备实验通常以元素化合物的知识为载体，考查仪器的识别、仪器和试剂的选择、装置连接顺序、装置气密性的检查、装置或试剂的作用、物质检验、尾气处理等基本知识和基本技能，综合性和规律性都较强。

无机物制备综合实验题
1．无机物制备综合实验的思维方法
2．制备实验方案设计的注意事项
(1)实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水，如利用氯气与Al、Fe反应制备AlCl3和FeCl3，由于AlCl3和FeCl3都易水解，因
此Cl2必须干燥，最后还应连接干燥装置防止空气中的水蒸气进入。

(2)易挥发的液体产物要及时冷却，如蒸气通过冷凝管冷凝，收集装置进行冷水浴、冰水浴、冰盐浴等。

(3)易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)。

(4)注意防止倒吸的问题。

(5)认识常见实验仪器，如坩埚、研钵、100 mL 容量瓶、三颈烧瓶、蒸馏烧瓶、分液漏斗等；准确描述实验药品，如无水硫酸铜(CuSO4)、新制Cu(OH)2悬浊液。

(6)实验装置改进，如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管等。

有机化学基础
【专题训练】
1．聚乙烯醇肉桂酸酯(M)可用作光刻工艺中的抗腐蚀涂层，其合成路线如下：
已知：
请回答下列问题：
(1)C的化学名称为_______________；M中含氧官能团的名称为_______________；F→G的反应类型为____________________。

(2)C→D反应的化学方程式为_____________________________________________________________________ ___。

(3)E的结构简式为_______________；H的顺式结构简式为___________________。

(4)同时满足下列条件的F的同分异构体有_________种(不考虑立体异构)；
①属于芳香族化合物；②能发生水解反应和银镜反应。

写出其中一种核磁共振氢谱有4种吸收峰，其峰面积之比为6∶2∶1∶1的物质的结构简式_______________________________________________。

(5)参照上述合成路线和相关信息，以乙烯和乙醛为原料(无机试剂任选)合成有机物, 设计合成路线________。

的同分异构体符合下列条件：①属于芳香族化合物，说明含有苯环；②能发生水解反应和银镜反应，说明含有醛基和酯基，取代基为HCOO—和—CH2CH3有邻、间、对3种；如果取代基为HCOOCH2—和—CH3有邻、间、对3种；如果取代基为HCOOCH(CH3)—有1种；如果取代基为HCOOCH2CH2—有1种；如果取代基为—COOH 和两个—CH3，两个甲基位于相邻物质，有2种；如果两个甲基位于间位，有3种；如果两个甲基位于对位，有1种，符合条件的有14种；其中核磁共振氢谱有4种吸收峰的物质的结构简式为
(5)乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应生成1,2­二溴乙烷，1,2­二溴乙烷在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成乙二醇，乙二醇氧化生成乙二醛，结合题给信息，乙二醛与乙醛反应生成
答案：(1) 氯乙烯酯基消去反应
(5)
2．(2019·高考全国卷Ⅰ，36)化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：
回答下列问题：
(1)A中的官能团名称是________。

(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳。

写出B的结构简式，用星号(*)标出B中的手性碳_____________________________________________________________________ ___。

(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式_____________________________________________________________________ ___。

(不考虑立体异构，只需写出3个)
(4)反应④所需的试剂和条件是________。

(5)⑤的反应类型是________。

(6)写出F到G的反应方程式_____________________________________________________________________ ___。

(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯
(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线
_________________________________________________________________ _______(无机试剂任选)。

解析：(1)A中的官能团为羟基。

(2)根据手性碳原子定义，B中—CH2—上没
有手性碳，上没有手性碳，故B分子中只有2个手性碳原子。

(3)B 的同分异构体能发生银镜反应，说明含有醛基，所以可以看成环己烷分子中2个氢原子分别被甲基、醛基取代，或一个氢原子被—CH2CHO取代。

(4)反应④所需的试剂和条件是乙醇/浓硫酸、加热。

(5)反应⑤中，CH3CH2CH2Br与E发生取代反应。

(6)F在碱溶液中水解生成羧酸盐，再酸化得到G。

(7)结合反应⑤的反应条
件，甲苯先转化为，再与乙酰乙酸乙酯()发生取代反应生成，在碱性条件下发生水解反应后再酸化即可得产物。

(7)C 6H 5CH 3――→Br 2
光照C 6H 5CH 2Br CH 3COCH 2COOC 2H 5――→1)C 2H 5ONa/C 2H 5OH 2)C 6H 5CH 2Br
3．溴丙胺太林片是一种用于治疗胃肠痉挛性疼痛的药物，其合成路线如下：
回答下列问题：
(1)A →B 的反应条件和试剂为___________。

(2)C 的化学名称为___________。

(3)写出C →D 的反应方程式___________。

(4)I 中含有的官能团的名称是___________。

(5)符合下列条件的E 的同分异构体有___________种。

①能发生银镜反应，能与FeCl 3溶液发生显色反应。

②分子中含有两个苯环，不含有—O —O —结构，且核磁共振氢谱为六组峰，峰面积之比为1∶2∶2∶2∶2∶1。

上述异构体中，能与NaOH 以1∶3的物质的量比发生反应的结构简式为___________。

(6)根据已有知识并结合题中相关信息，设计由CH 2===CHCH 2OH 为起始原料合成
的合成路线(其他试剂任选) 。

合成路线示例如下：
CH 3CH 2Br ――→NaOH/H 2O △CH 3CH 2OH ――→CH 3COOH 浓硫酸，△ CH 3COOCH 2CH 3
解析：A 分子式是C 7H 8，根据反应生成C 的结构可知A 是甲苯
，A与Cl2在Fe催化下发生取代反应产生B：
，B被酸性KMnO4溶液氧化为；C与苯
酚、NaOH发生反应产生D：，D与浓硫酸混合加热，发生脱水反应产生F：，F与Zn、NaOH发生还原反应产生G：，G与NaCN在乙酸存在时，发生取代反应产生H：，H与NaOH溶液反应，然后酸化得到I，结构简式是：，再据此结合工艺流程分析；(5)E结构
简式是，其同分异构体中，符合条件：①能发生银镜反应，能与FeCl3溶液发生显色反应；②分子中含有两个苯环，且不含有—O—O—结构，且核磁共振氢谱为六组峰，峰面积之比为1∶2∶2∶2∶2∶1。

在上述异构体中，能与NaOH以1∶3的物质的量比发生反应，根据题干要求，E的同分异构体结构中需含有醛基、酚羟基、两个苯环、6种H原子，故可以写出以下6种：
，故有6种同分异构体，其中能与NaOH以1∶3的物质的量比发生反应的应为
,1 mol甲酸酚酯需消耗 2 mol NaOH,1 mol酚羟基需消耗1 mol NaOH；(6)CH2===CHCH2OH与NaCN在乙酸存在时发生取代反应产生CH2===CHCH2CN，CH2===CHCH2CN与NaOH溶液反应，然后酸化得到CH2===CHCH2COOH，CH2===CHCH2COOH与CH3OH在浓硫酸存在时发生酯化反应产生CH2===CHCH2COOCH3，该物质含有碳碳双键，在一定条件下发生加聚反应产生：。

答案：(1)FeCl3和Cl2
(2)2­氯苯甲酸
(
(4)羧基、醚键
(5)6
(6)CH 2===CHCH 2OH ――→NaCN CH 3COOH CH 2===CHCH 2CN ――→①NaOH ②HCl CH 2===CHCH 2COOH ――→CH 3OH
浓硫酸，△ CH 2===CHCH 2COOCH 3――→一定条件
4．新康泰克能够缓解感冒时带来的鼻塞、流鼻涕和打喷嚏等症状，其有效成分为伪麻黄碱。

伪麻黄碱D 的一种合成路线如下：
回答下列问题：
(1)苯的质谱图中最大的质荷比为___________，伪麻黄碱D的分子式为____________。

(2)写出由苯生成A的化学方程式为___________________________________________，其反应类型为_________________。

(3) B的结构简式为____________。

(4)满足下列要求的C的同分异构体有___________种；
①属于苯的一元取代物；②含有—CONH—，且无—NH2；③不能发生银镜反应；其中苯环侧链的核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积之比为6∶1∶1的一种有机物的结构简式为_________________。

(5)已知：参照上述合成路线，设
计一条由苯和乙酸为起始原料制备的合成路线：_____________________________________________________________________ ___。

解析：(1)苯的最大的质荷比就是其相对分子质量，苯的相对分子质量为78，所以苯的最大的质荷比为78；通过观察D的结构简式可知D的分子式为C10H15NO。

(2)苯和CH3CH2COCl发生取代反应生成，反应的化学方程式为
(3)通过C的结构简式分析可知，溴和A发生取代反应及溴取代氢原子的位置，B的分子式应为。

(4)满足①属于苯的一元取代物，要求苯环上只能有一个氢被取代，②含有—CONH—，且无—NH2，要求含有肽键，但无—NH2，③不能发生银镜反应，要求不能含有醛基，符合条件的
的同分异构体的侧链为—CONHCH2CH2CH3、—CONHCH(CH3)2、
—CH2CONHCH2CH3、—CH2CH2CONHCH3、
—CH(CH3)CONHCH3、—NHOCCH2CH2CH3、
—NHOCCH(CH3)2、—CH2NHOCCH2CH3、
—CH2CH2NHOCCH3、—CH(CH3)NHOCCH3，共10种，其中苯环的侧链上只能含有三种氢原子，氢原子个数比为6∶1∶1，有机物的结构简式为
或。

(5)由题意可知，合成路线是乙酸先发生已知条件中给出的反应，再与苯发生取代反应，最后再进行还原反应即可：
答案：(1)78 C10H15NO。