人教版 高考化学复习 核心素养测评37 物质制备型综合实验96

物质制备型综合实验
一、选择题(本题包括4小题,每题8分,共32分)
1.(2020年山东等级考模拟)锡为ⅣA族元素,四碘化锡是常用的有机合成试剂(SnI4,熔点144.5 ℃,沸点364.5 ℃,易水解)。

实验室以过量锡箔为原料通过反应Sn+2I2SnI4制备SnI4。

下列说法错误的是( )
A.加入碎瓷片的目的是防止暴沸
B.SnI4可溶于CCl4中
C.装置Ⅰ中a为冷凝水进水口
D.装置Ⅱ的主要作用是吸收挥发的I2
【解析】选D。

液体加热时加入碎瓷片目的是防止暴沸,所以A正确；根据题干中SnI4的熔沸点,从组成分析可知SnI4与CCl4为同族形成的同类物质,依据“相似相溶”原理可知 SnI4可溶于 CCl4中,B正确；冷凝管的冷凝水为“下进上出”,所以装置Ⅰ中a为冷凝水进水口,C正确；据题可知：SnI4易水解,所以装置Ⅱ的主要作用是防止水蒸气进入装置使SnI4水解,所以D错误。

2.(2019·全国卷Ⅰ)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
【解析】选D。

向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液后二者会立即发生反应产生溴化氢和溴苯,所以需先打开K,A正确；由于反应过程是放热的,所以溴蒸气会挥发,溶解在CCl4中,故装置b中的液体逐渐变为浅红色,B
正确；本实验中苯与溴发生取代反应会产生溴化氢,可以与碳酸钠发生反应,故装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢,C正确；因溴苯不是固体,是油状液体,所以反应后的混合液经稀碱溶液洗涤,分液后得到溴苯,D不正确。

3.(双选)(2020·厦门模拟改编)实验室制备NaClO2的装置如下图,其中C装置内生成ClO2,下列说法正确的是( )
A.实验开始时,应打开分液漏斗的活塞及弹簧夹乙,关闭弹簧夹甲
B.不能用98.3%硫酸代替75%硫酸
C.H2O2是制备 NaClO2反应的还原剂
D.F中的试剂可用饱和Ca(OH)2溶液
【解析】选B、C。

C装置中的竖直玻璃管用于平衡系统的气压并可防止堵塞。

实验开始时,应打开弹簧夹甲,故A错误；98.3%硫酸中硫酸大多以分子的形式存在,不能电离出氢离子,其与亚硫酸钠反应较慢,不能用其代替75%的硫酸,故B正确；C中产生ClO2通入D中后与H2O2反应生成NaClO2时,氯元素的化合价降低被还原,故H2O2作还原剂,C正确；饱和Ca(OH)2溶液浓度较低,无法充分吸收尾气中的二氧化硫和二氧化氯,故D错误。

4.(金榜原创)锌与一定浓度的硫酸溶液反应,可用如下装置探究反应产物,若实验在标准状况下进行,下列说法正确的是( )
A.硫酸在反应中只作氧化剂
B.若6.5 g锌与硫酸反应后,硫酸有剩余,氢氧化钠溶液增重为6.4 g,此时无法确定量气管中是否收集到气体
C.若a g锌与足量硫酸反应完全后,氢氧化钠溶液增重b g,量气管内收集到
V mL气体,则=+
D.装有无水氯化钙的U形管撤走后,H2与SO2物质的量之比的测量结果偏大
【解析】选C。

硫酸在与锌反应时,既作氧化剂,又表现酸性作用,A错误；
6.5 g(0.1 mol)锌与硫酸反应生成SO2的反应方程式为Zn+2H2SO4ZnSO4+SO2↑+2H2O,若NaOH溶液增重,则收集到6.4 g(0.1 mol)SO2,此时可确定,无H2产生,B错误；锌与硫酸反应生成H2～2e- ,生成SO2～2e- ,
根据电荷守恒,可知=+,C正确；无水氯化钙用于干燥产生的气
体,若撤去U形管,会导致SO2测量结果偏大,则H2与SO2的物质的量之比测量结果偏小,D错误。

二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
5.(2020·曲靖模拟)三氯乙醛是基本有机合成原料之一,是生产农药、医药的重要中间体。

某化学兴趣小组设计如图所示装置(夹持、加热仪器略),模拟工业生产进行制备三氯乙醛(CCl3CHO)的实验。

查阅资料,有关信息如下：
①制备反应原理：
C2H5OH+4Cl 2CCl3CHO+5HCl
可能发生的副反应：C2H5OH+HCl C2H5Cl+H2O、CCl3CHO+HClO CCl3COOH(三氯乙酸)+HCl
②相关物质的相对分子质量及部分物理性质：
C2H5OH CCl3CHO CCl3COOH C2H5Cl 相对分子
质量
46 147.5 163.5 64.5
熔点/℃-114.1 -57.5 58 -138.7
沸点/℃78.3 97.8 198 12.3
溶解性与水互溶可溶于水、
乙醇
可溶于水、乙
醇、三氯乙醛
微溶于水,
可溶于乙醇
(2)该设计流程中存在一处缺陷,该缺陷是________________________, 引起的后果是
________________________________________。

(3)仪器A中发生反应的离子方程式为 __。

(4)该装置C可采用________________加热的方法以控制反应温度在70 ℃左右。

(5)装置D干燥管的作用为________________, 装置 D烧杯中的试剂是________________。

(6)反应结束后,从C中的混合物中分离出CCl3COOH的方法是________ ________(填名称)。

(7)已知：常温下K a(CCl3COOH)=1.0×10-1 mol·L-1,K a(CH3COOH)=1.7×10-5mol·L-1,请设计实验证明三氯乙酸、乙酸的酸性强弱：__________________。

【解析】(1)根据仪器构造可知E是球形冷凝管,水的流向应该是下口进上口出。

(2)生成的氯气中含有水蒸气,氯气能与水反应生成HCl与HClO,会发生CCl3CHO+HClO CCl3COOH+HCl、C2H5OH+HCl C2H5Cl+H2O,导致装置C中副产物CCl3COOH、C2H5Cl增多。

(3)高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气与水,反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O。

(4)控制反应温度在70 ℃左右,应采取水浴加热。

(5)由于最终排出的气体中含有氯气和氯化氢,所以需要用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气。

干燥管的作用是防止倒吸。

(6)CCl3COOH溶于乙醇与CCl3CHO,应采取蒸馏方法进行分离。

(7)分别测定0.1 mol·L-1两种酸溶液的pH,三氯乙酸的pH较小,说明三氯乙酸电离程度比乙酸的大,则三氯乙酸的酸性比乙酸的强。

答案：(1)球形冷凝管 a b (2)缺少干燥氯气的装置导致装置C中副产物CCl3COOH、C2H5Cl增多
(3)2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O (4)水浴(5)防止液体倒吸氢氧化钠溶液(6)蒸馏(7) 分别测定0.1 mol·L-1两种酸溶液的pH,三氯乙酸的pH较小,说明三氯乙酸酸性比乙酸的强
【加固训练】
常用调味剂花椒油是一种从花椒籽中提取的水蒸气挥发性香精油,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。

利用如图所示装置处理花椒籽粉,经分离提纯得到花椒油。

实验步骤：
(一)在装置A中的圆底烧瓶中装入容积的水,加1～2粒沸石。

同时,在装置B中的圆底烧瓶中加入20 g 花椒籽粉和50 mL水。

(二)加热装置A中的圆底烧瓶,当有大量蒸汽产生时关闭弹簧夹,进行蒸馏。

(三)向馏出液中加入食盐至饱和,再用15 mL乙醚萃取2次,将两次萃取的醚层合并,加入少量无水Na2SO4；将液体倾倒入蒸馏烧瓶中,蒸馏得花椒油。

(1)装置A中玻璃管的作用是____________________。

装置B中圆底烧瓶倾斜的目的是____________。

(2)步骤(二)中,当观察到____________现象时,可停止蒸馏。

蒸馏结束时,下列操作的顺序为
____________(填标号)。

①停止加热；②打开弹簧夹；③关闭冷凝水
(3)在馏出液中加入食盐的作用是____________________________；加入无水Na2SO4的作用是
__________________________。

(4)实验结束后,用稀NaOH溶液清洗冷凝管,反应的化学方程式为__________。

(残留物以表示)
(5)为测定花椒油中油脂的含量,取20.00 mL花椒油溶于乙醇中,加80.00 mL
0.5 mol·L-1NaOH的乙醇溶液,搅拌,充分反应,加水配成200 mL溶液。

取
25.00 mL加入酚酞,用0.1 mol·L-1盐酸进行滴定,滴定终点消耗盐酸20.00 mL。

则该花椒油中含有油脂________g·L-1。

(以计,相对分子质量：884)。

【解析】(1)加热时烧瓶内气体压强增大,玻璃管可缓冲气体压强,平衡气压,以免关闭弹簧夹后圆底烧瓶内气压过大；装置B中圆底烧瓶倾斜可以防止飞溅起的液体进入冷凝管中(缓冲气流)；
(2)加热装置A中的圆底烧瓶,当有大量蒸汽产生时关闭弹簧夹,进行蒸馏,装置B中的花椒油会随着热的水蒸气不断变为气体蒸出,当仪器甲处馏出液无油状液体,说明花椒油完全分离出来,此时停止蒸馏。

蒸馏结束时,首先是打开弹簧夹,然后停止加热,最后关闭冷凝水。

(3)在馏出液中加入食盐的作用是降低花椒油在水中的溶解度,有利于分层；加入无水Na2SO4的作用是无水Na2SO4与水结合形成Na2SO4·10H2O,以便于除去花椒油中的水或对花椒油进行干燥。

(4)实验结束后,用稀NaOH溶液清洗冷凝管内壁上沾有的油脂,二者发生反应产生可溶性的高级脂肪酸钠和甘油。

(5)根据HCl+NaOH NaCl+H2O,所以n(NaOH)(过量)=0.1 mol·L-1×0.020 L×=0.016 mol,则与油脂反应的NaOH的物质的量为0.5 mol·L-1×
0.08 L-0.016 mol=0.024 mol,根据花椒油与NaOH反应得n(油脂)=n(NaOH)=×0.024 mol=0.008 mol,其质量为m(油脂)=0.008 mol×884 g·mol-1=7.072 g,则该花椒油中含有油脂7.072 g÷0.02 L=353.6 g·L-1。

答案：(1)平衡气压,以免关闭弹簧夹后圆底烧瓶内气压过大防止飞溅起的液体进入冷凝管中(缓冲气流) (2)仪器甲处馏出液是无油状液体②①③
(3)降低花椒油在水中的溶解度,有利于分层除去花椒油中的水(或干燥)
(4)+3NaOH3R1COONa+
(5)353.6
一、选择题(本题包括3小题,每题10分,共30分)
1.(2020·南昌模拟)CuBr是一种白色晶体,见光或潮湿时受热易分解,在空气中逐渐变为浅绿色。

实验室制备CuBr的反应原理为SO2+2CuSO4+2NaBr+2H2O 2CuBr↓+2H2SO4+Na2SO4,用下列装置进行实验,不能达到实验目的的是
( )
A.用装置甲制取SO2
B.用装置乙制取CuBr
C.用装置丙避光将CuBr与母液分离
D.用装置丁干燥CuBr
【解析】选D。

选用70%浓硫酸与亚硫酸钠反应可以制备SO2,装置甲可以达到实验目的,A错误；根据题干中的反应方程式可知,用装置乙可以制取CuBr,B错误；CuBr难溶于水,可利用装置丙将CuBr与母液分离,C 错误；CuBr见光或潮湿时受热易分解,通过装置丁干燥CuBr时会分解,无法达到实验目的,D正确。

2.(2020·石家庄模拟)实验室常用图1装置完成石蜡油的分解实验,用图2完成煤的干馏实验。

下列说法不正确的是( )
A.石蜡油是液态烷烃混合物
B.图1中酸性KMnO4溶液褪色可证明有乙烯生成
C.上述两实验中分解生成的气体成分不同
D.取图2中水层,加入NaOH溶液,加热可产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体
【解析】选B。

石蜡油是液态烷烃混合物,故A正确；图1中酸性KMnO4溶液褪色只能证明有烯烃或还原性气体生成,故B错误；石蜡油分解生成烷烃、烯烃混合物,以及芳香烃,煤干馏得到的为焦炉气等,所以上述两实验中分解生成的气体成分不同,故C正确；干馏后的煤能产生焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等,粗氨水溶于水,取水层,加入NaOH溶液,加热可产生氨气,能使湿润红色石蕊试纸变蓝,故D正确。

3.(双选)(原创)乙酸甲酯又名醋酸甲酯,可由乙酸和甲醇经酯化反应得到,其密度小于水,其他相关物质性质如表。

利用如图所示装置制备乙酸甲酯,下列说法错误的是( )
物质熔点/℃沸点/℃溶解性
乙酸16.6 117.9 易溶于水
甲醇-97 64.7 易溶于水
乙酸甲酯-98.7 57.8 微溶于水
A.
B.装置X的名称为球形干燥管,作用是防倒吸
C.饱和碳酸钠溶液可以吸收甲醇和乙酸
D.实验结束后,烧杯中的溶液经振荡、静置、分液,即可得到纯净的乙酸甲酯
【解析】选A、D。

浓硫酸在反应中作催化剂和吸水剂,可使酯化反应平衡正向移动,A错误；用球形干燥管代替漏斗,可以防因甲醇极易溶于水而造成的倒吸,B正确；饱和碳酸钠溶液可以溶解甲醇、反应乙酸、降低乙酸甲酯的溶解度,C正确；有机物之间大都互溶,乙酸甲酯里有溶解的甲醇和乙酸,产物仍需进一步处理,D错误。

二、非选择题(本题包括1小题,共20分)
4.(2020年山东等级考模拟)普通立德粉(BaSO4·ZnS)广泛用于工业生产中,可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制备。

以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO等杂质)和BaSO4为原料制备立德粉的流程如下：
(1)生产ZnSO4的过程中,反应器Ⅰ要保持强制通风,原因是______________。

(2)加入锌粉的主要目的是 (用离子方程式表示)。

(3)已知KMnO4在酸性环境中被还原为Mn2+,在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2,在碱性环境中被还原为Mn。

据流程判断,加入KMnO4时溶液的pH应调至________；
a.2.2～2.4
b.5.2～5.4
c.12.2～12.4
滤渣Ⅲ的成分为________。

(4)制备BaS时,按物质的量之比计算,BaSO4和碳粉的投料比要大于1∶2,目的是__________________；
生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ,反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收,原因是
______________________。

(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS含量为29.4%,高品质银印级立德粉中ZnS含量为62.5%。

在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中选取三种试剂制备银印级立德粉。

所选试剂为____________, 反应的化学方程式
为____________ ______
(已知BaSO4的相对分子质量为233,ZnS的相对分子质量为97)。

【解析】分析流程中的相关反应：反应器Ⅰ中粗氧化锌中所含Zn、CuO、FeO与硫酸反应,不溶性杂质以滤渣Ⅰ的形式过滤分离；反应器Ⅱ中用Zn置换溶液中Cu2+；反应器Ⅲ中用KMnO4氧化Fe2+,同时控制pH,在弱酸性、弱碱性环境中,产生MnO2和Fe(OH)3沉淀得到净化的ZnSO4溶液；反应器Ⅳ中BaSO4+2C BaS↓+2CO2↑制备BaS；反应器Ⅴ用ZnSO4和BaS沉淀制备立德粉。

所以反应器Ⅰ中Zn与硫酸反应产生氢气,保持强制通风,避免氢气浓度过大发生爆炸,出现危险。

反应器Ⅱ除Cu2+,Zn+Cu2+Zn2++Cu。

反应器Ⅲ除Fe2+,同时在弱酸性、弱碱性环境中KMnO4被还原为MnO2,以滤渣形式分离。

反应器Ⅳ中BaSO4+2C BaS+2CO2↑,BaSO4+4C BaS+4CO↑,投料比要大于1∶2,避免产生 CO等有毒气体；生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ,将BaS 氧化产生 SO2等有毒气体,需用碱液吸收。

已知BaSO4的相对分子质量为233,ZnS 的相对分子质量为97,普通立德粉中ZnS含量为29.4%,普通立德粉为BaSO4·ZnS；高品质银印级立德粉中ZnS含量为62.5%,其为BaSO4·4ZnS。

故反应的化学方程式为
4ZnSO4+BaS+3Na2S BaSO4·4ZnS+3Na2SO4。

答案：(1)反应中产生氢气,达一定浓度后易爆炸,出现危险,需要通风
(2)Zn+Cu2+Zn2++Cu
(3)b MnO2和Fe(OH)3
(4)避免产生CO等有毒气体尾气中含有SO2等有毒气体
(5)ZnSO4、BaS、Na2S
4ZnSO4+BaS+3Na2S BaSO4·4ZnS+3Na2SO4
【加固训练】
1.实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量的二氧化硫。

有人设计下列实验以确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫。

其装置如图所示。

图中①、②、③、④装置可盛放的试剂依次是( )
A.品红溶液、NaOH溶液、浓硫酸、酸性KMnO4溶液
B.品红溶液、NaOH溶液、品红溶液、酸性KMnO4溶液
C.酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、品红溶液、溴水
D.浓硫酸、NaOH溶液、品红溶液、溴水
【解析】选B。

二氧化硫为酸性气体,可与碱反应,可使品红褪色,具有还原性,可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应,而乙烯含有碳碳双键,能够与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应,使高锰酸钾褪色,所以先检验二
氧化硫,然后检验乙烯,同时在检验乙烯之前用NaOH溶液除去SO2,再通过品红溶液不褪色确认SO 2已除干净,最后用酸性高锰酸钾溶液检验乙烯,装置①中盛有品红溶液,用来检验二氧化硫的存在；然后将气体通入盛有氢氧化钠溶液的②除去二氧化硫,再通入盛有品红溶液的③确定二氧化硫是否除干净,最后通入盛有酸
性高锰酸钾溶液的④检验乙烯的存在。

2.(2020·泰安模拟)某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置(如图1),以环己醇制备环己烯
已知：+H2O
密度(g·cm-3) 熔点
(℃)
沸点
(℃)
溶解性
环己醇0.96 25 161 能溶于水
环己烯0.81 -103 83 难溶于水
(1)制备粗品将12.5 mL环己醇加入试管A中,再加入1 mL浓硫酸,摇匀后放入碎瓷片,缓慢加热至反应完全,在试管C内得到环己烯粗品。

①A中碎瓷片的作用是________________________________,
导管B除了导气外还具有的作用是____________________。

②试管C置于冰水浴中的目的是_________________。

(2)制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等。

加入饱和食盐水,振荡、静置、分层,环己烯在________层(填“上”或“下”),分液后用______(填入编号)洗涤。

a.KMnO4溶液
b.稀硫酸
c.Na2CO3溶液
②再将环己烯按图2所示装置蒸馏,冷却水从________口进入,收集产品时,控制的温度应在________左右。

(3)以下区分环己烯精品和粗品的方法,合理的是__________。

a.用酸性高锰酸钾溶液
b.用NaOH溶液
c.测定沸点
【解析】(1)①根据实验室制乙烯可知,发生装置A中碎瓷片的作用是防止暴沸,导管B比较长,能增加与空气的接触面积,其作用是导气和将生成的气体物质冷凝；②冰水浴的目的是降低环己烯蒸气的温度,使其液化；
(2)①环己烯是烃类,不溶于氯化钠溶液,且密度比水小,振荡、静置、分层后环己烯在上层,由于分液后环己烯粗品中还含有少量的酸和环己醇,联想：制备乙酸乙酯提纯产物时用c(Na2CO3溶液)洗涤可除去酸；
②为了使冷凝的效果更好,冷却水从冷凝管的下口即g口进入；环己烯的沸点为83℃,所以收集产品时,控制的温度应在83 ℃左右；
(3)根据混合物没有固定的沸点,而纯净物有固定的沸点,通过测定环己烯粗品和环己烯精品的沸点,也可判断产品的纯度。

答案：(1)①防止暴沸冷凝②防止环己烯挥发
(2)①上 c ②g 83 ℃(3)c
3.利用甲烷和氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。

某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如图所示,根据要求填空：
(1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②干燥混合气体；③________。

(2)设=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应________。

(3)在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,写出置换出黑色小颗粒的化学方程式：_________________。

(4)E装置除生成盐酸外,还含有有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法为________。

该装置的主要缺陷是__________________________________。

(5)已知丁烷与氯气的取代反应的产物之一为C4H8Cl2,其有________种同分异构体。

【解析】(1)生成的氯气中含有水,浓硫酸具有吸水性,具有干燥作用,另外还有控制气流速度,和均匀混合气体的作用；
(2)氯气与甲烷发生取代反应,反应特点是1 mol氯气可取代1 mol 氢原子生成1 mol HCl,设=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应保证甲烷被完全取代,x应大于或等于4；
(3)生成的黑色小颗粒为炭黑,在强光照射下可发生反应：CH4+2Cl 2C+4HCl；
(4)盐酸和有机物不能互溶,所以可以采用分液的方法分离,由于有机气体如CH4、CH3Cl会逸散到空气中污染大气,应该进行尾气处理,该装置的缺点是缺少尾气处理装置；
(5)C4H8Cl 2的同分异构体可以采取“定一移二”法：
由图可知C4H8Cl2共有9种同分异构体。

答案：(1)均匀混合气体(2)大于或等于4
(3)CH4+2Cl2C+4HCl
(4)分液没有进行尾气处理(5)9。