有机物质制备型实验(25张)-高考化学专题复习与测试

专题十四 综合实验探究
考点二 有机物质制备型实验
(2018·江苏卷)3，4 亚甲二氧基苯甲酸是一种用途广 泛的有机合成中间体，微溶于水，实验室可用 KMnO4 氧化 3，4 亚甲二氧基苯甲醛制备，其反应方程式为
实验步骤如下： 步骤 1：向反应瓶中加入 3，4 亚甲二氧基苯甲醛和 水，快速搅拌，于 70～80 ℃滴加 KMnO4 溶液。反应结 束后，加入 KOH 溶液至碱性。
答案：(1)水浴加热 导气、冷凝回流 NaOH 溶液 (2)催化剂 (3)Br2、HCl(盐酸) (4)除去有机相的水(或干燥或除水) (5)减压蒸馏 (6)40.0%
答案：(1)SO24－ 将反应生成的酸转化为可溶性的盐 (2)MnO2
(3)向溶液中滴加盐酸至水层不再产生沉淀 (4)布氏漏斗
该类试题主要从实验条件的控制与分析、实验仪器的 选用、实验原理的理解、产品的分离和提纯等方面，综合 考查考生对化学实验原理、实验方法和实验技能的掌握和 运用水平，重点考查考生在真实的化学实验情境中解决问 题的能力。复习时要注意以下几个方面：(1)熟悉实验室 常见仪器的使用方法和主要用途。(2)掌握常见物质的分 离和提纯方法。(3)了解典型物质制备的实验原理、操作 步骤、条件控制及注意事项。(4)掌握重要的定量实验原 理和操作。
“有机实验”在高考中频频出现，主要涉及有机物
的制备、有机物官能团性质的实验探究等。常常考查蒸
馏和分液操作、反应条件的控制、产率的计算等问题。
1．分离液体混合物的方法
方法
适用条件
实例
萃取
互不相溶的液体 混合物
分离 CCl4和 水等
两种或两种以上 蒸馏 互溶的液体，沸
点相差较大
分离酒 精和水
说明
分液时下层液体从 下口流出，上层液 体从上口倒出
(3)因为反应在 50～60 ℃下进行，低于水的沸点，可 以利用水浴加热。反应后硝基苯中溶有浓硝酸分解产生 的 NO2(或硝酸)等杂质，使硝基苯显示黄色。(4)先用水洗 除去浓硫酸和硝酸，再用氢氧化钠除去溶解的少量的酸， 最后水洗除去未反应的氢氧化钠以及生成的盐。(5)硝基 苯沸点高用空气冷凝与水冷凝相比效果几乎无差异，且 冷凝管通水冷却时导致温度差过大可能发生炸裂，所以 选用空气冷凝。
(5)硝基苯沸点高用空气冷凝与水冷凝相比效果几乎 无差异(从简约装置、节约开支回答或水冷却温差大可能 造成冷凝管炸裂等答案合理即可)
(6) 72.06%
2．实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置 见下图，相关物质的物理性质见下表)。
物理性质
溴 苯甲醛 1，2二氯乙
烷 间溴苯甲醛
相对分子质 量 160 106
实验步骤如下：①取 100 mL 烧杯，用 20 mL 浓硫酸 与 18 mL 浓硝酸配制混和酸，将混合酸小心加入 B 中； ②把 18 mL(15.84 g)苯加入 A 中；③向室温下的苯中逐滴 加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀。在 50～60 ℃下发生 反应，直至反应结束；④将反应液冷却至室温后倒入分液 漏斗中，依次用少量水、5%NaOH 溶液、水洗涤并分液； ⑤分离出的产物加入无水 CaCl2 颗粒，静置片刻，然后倒 入蒸馏烧瓶，弃去 CaCl2，进行蒸馏纯化，收集 205～ 210 ℃馏分，得到纯硝基苯 18 g。回答下列问题：
1．实验室制备硝基苯的反应原理和实验装置如下：
反应中存在的主要副反应有：在温度稍高的情况下 会生成间二硝基苯。有关数据列如下表：
物质
苯 硝基苯
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·cm
－3
5.5
80
5.7 210.9
0.88 1.205
溶解性
微溶于水 难溶于水
间二硝 89 301 1.57 微溶于水
基苯 浓硝酸 — 83 1.4 易溶于水 浓硫酸 — 338 1.84 易溶于水
(1)图中装置 C 的作用是______________________。 (2)配制混合酸时，能否将浓硝酸加入到浓硫酸中， 说明理由：______________________________________。 (3)为了使反应在 50～60 ℃下进行，常用的方法是 _____________________________________________ ______________________________。反应结束并冷却 至室温后 A 中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原 因是___________________________________________。
步骤 3：经洗涤的有机相加入适量无水硫酸钙固体， 放置一段时间后过滤。
步骤 4：为了防止间溴苯甲醛因温度过高被氧化，把 步骤 3 处理得到的间溴苯甲醛加入少量锌粉，同时采用某 种技术，收集相应馏分，其中收集到间溴苯甲醛为 3.7 g 。
(1)实验装置中采用的加热方式为________，冷凝管 的作用为________，锥形瓶中的试剂应为________。
(2)由题给反应方程式可知，该反应生成物中有 MnO2， 因此趁热过滤除去的物质是 MnO2。(3)过滤后溶液的主要 成分是 3，4 亚甲二氧基苯甲酸钾，因此要加入强酸使之转 化为 3，4 亚甲二氧基苯甲酸，即向溶液中滴加盐酸至水层 不再产生沉淀。(4)抽滤所需要的装置有布氏漏斗、吸滤瓶、 安全瓶和抽气泵，因此缺少的装置为布氏漏斗。
(2)步骤 1 所加入的无水 AlCl3 的作用为__________。 (3)步骤 2 中用 10% NaHCO3 溶液洗涤有机相，是为 了除去溶于有机相的________(填化学式)。 (4)步骤 3 中加入的无水硫酸钙固体的目的是_______ ____________________________________________。 (5)步骤 4 中，某种技术为______________________。 (6)本实验所得到的间溴苯甲醛产率是__________。 解析：(1)由于温度低于 100 ℃，因此为便于控制温 度，应该采用水浴加热；因溴易挥发，为使溴充分反应， 应进行冷凝回流，以增大产率，
步骤 2：趁热过滤，洗涤滤饼，合并滤液和洗涤液。
步骤 3：对合并后的溶液进行处理。
步骤 4：抽滤，洗涤，干燥，得 3，4 亚甲二氧基苯
甲酸固体。 (1)步骤 1 中，反应结束后，若观察到反应液呈紫红
色，需向溶液中滴加
NaHSO3
溶
液
，
HSO
－
3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
转
化
为
__________(填化学式)；加入 KOH 溶液至碱性的目的是
因此冷凝管的作用为导气、冷凝回流。反应发生取 代反应，生成间溴苯甲醛的同时生成 HBr，用氢氧化钠 溶液吸收，防止污染空气。(2)将三颈瓶中的一定配比的 无水 AlCl3、1，2-二氯乙烷和苯甲醛充分混合，三种物质 中无水 AlCl3 为催化剂，1，2-二氯乙烷为溶剂，苯甲醛 为反应物。(3)将反应混合物含有溴，缓慢加入一定量的 稀盐酸中，加入碳酸氢钠，可与 Br2、HCl 反应，因此是 为了除去溶于有机相的 Br2、HCl(盐酸)。
在蒸馏烧瓶中放少 量碎瓷片，防止液 体暴沸
2.有机制备实验题的解题模板
分析制 备流程
熟悉重 要仪器
依据有 机反应 特点作
答
①有机物易挥发，反应中通常采用冷凝回流装置， 以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 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。
(6)苯完全反应生成硝基苯的理论产量为 15.84 g×
123 78
≈
24.98
g
，所
以
硝基
苯
的产
率为
18 g 24.98
g
× 100%
≈
72.06%。
答案：(1) 冷凝回流 (2)不能 易暴沸飞溅 (3)水浴加热 溶有浓硝酸分解产生的 NO2(或硝酸) 等杂质 (4)洗去残留的 NaOH 及生成的钠盐
(4)经洗涤的有机相含有水，加入适量无水硫酸钙固 体，可起到除去有机相中水的作用。(5)减压蒸馏，可降 低沸点，避免温度过高，导致间溴苯甲醛被氧化，因此 该技术是减压蒸馏。(6)5.3 g 苯甲醛理论上可生成产品的 质量是 5.3 g×118056≈9.25 g，所以产率是93.2.75gg×100%＝ 40.0%。
_____________________________________________ ____________________________________________。
(2)步骤 2 中，趁热过滤除去的物质是__________(填 化学式)。
(3)步骤 3 中，处理合并后溶液的实验操作为_______ ____________________________________________。 (4)步骤 4 中，抽滤所用的装置包括____________、 吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。 解析：(1)反应液呈紫红色，说明溶液中含有 KMnO4， HSO3－能被 KMnO4 氧化生成 SO24－。由题意知，3，4 亚 甲二氧基苯甲酸微溶于水，因此加入 KOH 溶液至碱性可 使之转化为可溶于水的盐。
99
185
密度/g·cm
－3
沸点/℃
3.119
58.8
1.04
179
1.235 1 83.5
1.587
229
其实验步骤为：
步骤 1：将三颈瓶中的一定配比的无水 AlCl3、1，2二氯乙烷和苯甲醛(5.3 g)充分混合后，升温至 60 ℃，缓 慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷 却。
步骤 2：将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中， 搅拌、静置、分液。有机相用 10% NaHCO3 溶液洗涤。
(4)在洗涤操作中，第二次水洗的作用是__________ ____________________________________________。 (5)在蒸馏纯化过程中，因硝基苯的沸点高于 140 ℃， 应选用空气冷凝管，不选用水直形冷凝管的原因是______ ___________________________________________。 (6)本实验所得到的硝基苯产率是______________。 解析：(1)由仪器的结构特征分析，装置 C 为冷凝管， 其作用为冷凝回流。(2)浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量 的热，若将浓硝酸加入到浓硫酸中，硝酸的密度小于浓 硫酸，可以会导致液体飞溅。