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1.吡咯类化合物在导电聚合物、化学传感器及药物制剂上有着广泛应用。一种合成1-(4-
甲氧基苯基)-2,5-二甲基吡咯(用吡咯X 表示)的反应和方法如下:
实验装置如图所示,将100 mmol 己-2,5-二酮(熔点:-5.5℃,密度:
)与100
mmol 4-甲氧基苯胺(熔点:57℃)放入①中,搅拌。
待反应完成后,加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体。加热至65℃,至固体溶解,加入
脱色剂,回流20 min,趁热过滤。滤液静置至室温,冰水浴冷却,有大量白色固体析出。
经过滤、洗涤、干燥得到产品。
回答下列问题:
(1)量取己-2,5-二酮应使用的仪器为 (填名称)。
(2)仪器①用铁夹固定在③上,③的名称是 ;仪器②的名称是 。
(3)“搅拌”的作用是 。
(4)“加热”方式为 。
(5)使用的“脱色剂”是 。
(6)“趁热过滤”的目的是 ;用 洗涤白色固体。
1
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(7)若需进一步提纯产品,可采用的方法是 。
2.香豆素是一种天然香料,存在于黑香豆、兰花等植物中,可利用Perkin 反应制备:
具体步骤如下:
Ⅰ.连接如图所示装置,检查装置气密性,加入反应物并通入一段时间
。
Ⅱ.升温至135~145℃,回流,排酸。
Ⅲ.继续升温至160~180℃,回流。
Ⅳ.待反应结束后,向仪器A 中加热水,分液,结晶,过滤得香豆素粗产品。
已知:各物质沸点数据如下表所示
物质
水杨醛
乙酸酐
乙酸
香豆素
沸点/℃
197
138.6
117.9
298
回答下列问题:
2
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(1)仪器A 的名称为 。
(2)应采取的加热方式为 (填标号)。
a.直接加热 b.水浴加热 c.油浴加热
(3)步骤Ⅰ中,通入一段时间
的目的为 ,加入乙酸酐不宜过多,原因是
。
(4)步骤Ⅱ的目的是 。
(5)
作催化剂的关键是促进生成
,下列物质能作为该反应的催
化剂的是 (填标号)。
a.
b.
c.NaCl
(6)本实验装置存在一处明显缺陷是 。
3.实验室可用环己醇(沸点:160.84℃,微溶于水)制备环己酮(沸点:155.6℃,微溶于水),
使用的氧化剂可以是次氯酸钠、重铬酸钾等。
已知:醋酸沸点117.9℃,和水以任意比例互溶。
下列装置分别是产品的合成装置和精制装置示意图:
合成实验过程如下:
向装有搅拌器、滴液漏斗和温度计的三颈烧瓶中依次加入5.2 mL 环己醇和25 mL 冰醋酸。
开动搅拌器,将40 mL 次氯酸钠溶液逐渐加入到反应瓶中,并使瓶内温度维持在30~
35℃,用磁性搅拌器搅拌5 min。然后,在室温下继续搅拌30 min 后,在合成装置中再加
3
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入30 mL 水、3g 氯化铝和几粒沸石,加热蒸馏至馏出液无油珠滴出为止。回答下列问题:
(1)在合成装置中,甲装置的名称是 。
(2)三颈烧瓶的容量为 (填“50 mL”、“100 mL”或“250 mL”)。
(3)滴液漏斗具有特殊的结构,主要目的是 。
(4)蒸馏完成后,向馏出液中分批加入无水碳酸钠至反应液呈中性为止,其目的是
。然后加入精制食盐使之变成饱和溶液,再将混合液倒入 中,分离得到有机层。
(5)有机层先加无水MgSO4,用如图装置对粗产品进行精制,加入无水MgSO4的作用是
,对粗产品进行精制,蒸馏收集 ℃的馏分。检验精制后的环己酮是否纯净,可
使用的试剂为 。
A.重铬酸钾溶液 B.金属钠 C.酚酞溶液 D.新制的氢氧化铜悬浊液
4.苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料—纳米氧化铜的重要前驱体之一、下面是它的一
种实验室合成路线:
2
(
)
制备苯乙酸的装置示意图如图所示(加热和夹持装置等略)。
已知:苯乙酸的熔点为76.5℃,微溶于冷水,溶于乙醇。
回答下列问题:
(1)将a 中的溶液加热至100℃,缓缓滴加40g 苯乙腈到硫酸溶液中,然后升温至130℃继续
反应。在装置中,仪器c 的名称是 ,其作用是 。
(2)反应结束后加适量冷水,再分离出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是 。
4
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(3)分离苯乙酸粗品的方法是 ,提纯粗苯乙酸的方法是 。最终得到
44g 纯品,则苯乙酸的产率是 (保留两位有效数字)。
(4)用
和NaOH 溶液制备适量
沉淀,并多次用蒸馏水洗涤沉淀,判断
沉淀洗干净的实验操作和现象是 。
(5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中,充分溶解后,加入
搅拌30min,过滤,
滤液静置一段时间,析出苯乙酸铜晶体,混合溶剂中乙醇的作用是 。
5.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3.0g 对硝基甲苯、9.0g 重铬酸钠粉末及20mL 水,在搅拌下慢慢滴入
12.5mL 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40mL 冰水,立即有沉淀析出。用图2 装置抽滤,用
25mL 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15mL5%硫酸的烧杯中,在沸水浴中加热10min,以溶解未反应的铬盐,
5
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冷却后抽滤,将所得沉淀溶于25mL5%NaOH 溶液,在50℃温热后过滤,如图3 所示。滤
液中加入0.5g 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
30mL15%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40mL 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10min,其目的是 。将所得沉淀溶于25mL5%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 。
6.苯乙酮是一种重要的化工原料,可用于制造香皂和塑料的增塑剂。实验室可用苯和乙酸
酐为原料,在无水AlCl3催化下加热制得:
过程中还有副反应发生:
名称
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/ g∙cm-3
溶解度
乙酸酐
102
-73
140
1.082
微溶于水,易水解
苯
78
5.5
80.5
0.879
不溶于水
苯乙酮
120
20.5
202
1.028
微溶于水
实验步骤如下:
步骤Ⅰ:向仪器A 中迅速加入13g 粉状无水AlCl3和
无水苯,在搅拌下
将
乙酸酐慢慢滴加到A 中,待反应缓和后,加热回流1 小时,直至无
6
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HCl 气体逸出为止。
步骤Ⅱ:将反应混合物冷却到室温,在搅拌下倒入装有25mL 浓HCl 和30g 碎冰的烧杯中
进行,使固体全部溶解。
步骤Ⅲ:将混合物转入分液漏斗中,分出有机层,水层用苯萃取两次(每次8mL)。合并有
机层,有机层依次用等体积5%NaOH 溶液和水洗涤,再用无水MgSO4干燥。
步骤Ⅳ:将苯乙酮粗产品放入蒸馏烧瓶中,先在水浴上蒸馏回收苯,稍冷后改用空气冷凝
管,蒸馏收集198~202℃的馏分,得到产品约4.20g。
回答下列问题:
(1)仪器A 选用的规格为 ,仪器B 中的出水口是 (“a”或“b”)。
A.10mL B.50mL C.200mL
(2)图一装置中CaCl2的作用是 。
(3)步聚I 发生的反应是强烈的放热反应,控制温度是该步骤的关键,试从试剂投入、装置
改进方面,分别提出一条控温的措施:① ;② 。
(4)图一装置中漏斗一半扣在水面下、一半露在水面上的原因是 。
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(5)步聚Ⅲ中,水层用苯萃取两次(每次8mL),而不是取一次(16mL)的目的是 。
(6)步骤Ⅳ中蒸馏收集苯乙酮产品时,改用空气冷凝管的原因是 。
(7)本实验为收集产品用了减压蒸馏装置,如图二所示,其中毛细管的作用是 。
7.1-溴丙烷(
)是一种重要的有机合成中间体,沸点为71℃,密度为1.36
。实验室制备少量1-溴丙烷的主要步骤如下:
步骤1:在反应装置(图1,尾部接气体吸收装置,用5%的NaOH 溶液作吸收剂)的圆底烧
瓶中加入搅拌磁子和20mL 水,在搅拌下缓慢加入28mL 浓
,冷却至室温;再依次
加入12g 正丙醇及24g NaBr。
步骤2:用电热套调节温度使反应物保持沸腾而又平稳地回流30~40min。
步骤3:待反应液冷却后,改为蒸馏装置(图2),缓慢加热,直到无油状物馏出为止。
步骤4:将馏出液转入分液漏斗,洗涤、分液,得粗产品,进一步提纯得到1-溴丙烷。
回答下列问题:
(1)步骤1 中缓慢加入28mL 浓
时使用的玻璃仪器有 。5%的NaOH 溶液用
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于吸收反应过程中产生的 (填化学式)。
(2)步骤2 中回流不低于30min 的目的是 。回流温度太高造成的不良后果有
。
(3)步骤3 需将接受瓶置于冰水浴中,原因是 。
(4)步骤4 将馏出液转入分液漏斗,依次用等体积的水、5%的
溶液、5%的
溶液、水洗涤。每次分液后需保留 (填“上”或“下”)层液体。加入
溶
液是为了除去游离的
,该离子方程式为 。“进一步提纯”的主要操作是
。
8.正丁醚
可用作溶剂,电子级清洗剂。实验室制备原理如下:
。
制备步骤:
步骤I 选择仪器并组装(夹持装置略)。
步骤Ⅱ.加入
正丁醇、
浓硫酸,摇匀,在磁力搅拌器上加热至100~115℃,
保持反应物微沸约
,回流分水。
步骤Ⅲ.当烧瓶内反应物温度升至135℃左右,分水器水层界面不再上升时,即可停止反
应。
步骤Ⅳ.反应液稍冷却后,倒入盛有
水的分液漏斗中,充分摇振,静置分层。所得
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粗产物依次用
水,
溶液、
水、
饱和
溶液(除去正丁
醇)洗涤,然后用
无水氯化钙干燥。
步骤V.拆改原装置为蒸馏装置。蒸馏,收集馏分。
有关物质的物理性质如下:
化合物
密度(
)
熔点(℃)
沸点(℃)
水中溶解度(g)
正丁醇
0.810
117.7
9
正丁醚
0.773
142.4
<0.05
回答下列问题:
(1)步骤I 中除了选择回流冷凝管、分水器(见上图),还应选择 (选字母序号)。
(2)步骤Ⅱ中,分水器中水层位于 (填“上”或“下”)层。若水层-有机层界面不清楚
时,可加盐使水层饱和,这样做的原理是 (答一条)。
(3)步骤Ⅲ进行1.5h 后,若继续加热,则反应液变黑并有较多的副产物生成。写出正丁醇被
热硫酸炭化的化学方程式 。
(4)步骤Ⅳ中,
水洗的作用是 。干燥后的混合物经过 (填操作名称),转移至
蒸馏烧瓶中。
(5)步骤V 中,判断正丁醚蒸馏完毕的现象是 。
9.乙酸正丁酯是优良的有机溶剂,在石油加工、制药工程等领域均有广泛应用。某实验小
组采用如图所示的实验装置制备乙酸正丁酯(加热及夹持装置略)。
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已知:反应中生成的水可以与正丁醇或乙酸正丁酯形成共沸混合物被蒸出,各化合物及相
关共沸物常压下的沸点如下表所示:
化合物
乙酸
正丁醇
乙酸正丁酯
沸点/℃
117.9
117.3
126.6
共沸物
正丁醇—水
乙酸正丁酯—水
乙酸正丁酯—正丁醇—水
沸点/℃
92.7
90.7
90.7
具体步骤如下:
I.按如图所示装配仪器。
II.关闭分水器旋塞并在分水器带旋塞一侧预先加入适量的水,再向反应瓶中加入
5.0mL(0.055mol)正丁醇、0.06mol 冰醋酸和0.05mol 浓疏酸,加入1 粒沸石。
III.将反应液温度控制在80℃并保持15 分钟,然后升温至回流状态进行分水。反应停止
后,并仪器a 和分水器中的液体,用分液漏斗将水层分出,得到乙酸正丁酯粗品。
IV.将乙酸正丁酯粗品纯化。
回答下列问题:
(1)仪器a 的名称为 。
(2)写出图中所示实验装置中的两处错误 。
(3)若分水器带旋塞一侧加水不足,会导致的后果是 。
(4)写出上述制备乙酸正丁酯的化学方程式 。
(5)判断反应停止时的现象为 。
(6)步骤IV 包括以下操作,正确的操作顺序为 (填标号)。
a.无水硫酸镁干燥 b.饱和
溶液洗涤
c.常压蒸馏,收集124℃~126℃的馏分 d.水洗
(7)乙酸和甲酸都属于常见的有机酸,从结构的角度比较并解释二者酸性强弱的关系:
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。
10.芳基亚胺酯是重要的有机反应中间体,受热易分解,可由腈在酸催化下与醇发生
Pinner 反应制备,原理如下图所示。
某实验小组以苯甲腈(
)和三氟乙醇(CF3CH2OH)为原料合成苯甲亚胺三氟乙酯。步
骤如下:
I.将20.00g 苯甲腈与21.50g 三氟乙醇置于容器中,降温至0℃。
Ⅱ.向容器中持续通入HCl 气体4 小时,密封容器。
Ⅲ.室温下在HCl 氛围中继续搅拌反应液24 小时,冷却至0℃,抽滤得白色固体,用乙腈
洗涤。
Ⅳ.将洗涤后的白色固体加入饱和Na2CO3溶液中,在15℃低温下反应,用有机溶剂萃取3
次,合并有机相。
V.向有机相中加入无水硫酸钠,抽滤,蒸去溶剂得产品19.50g。
回答下列问题:
(1)实验室中可用浓盐酸和浓硫酸制备干燥HCl 气体,下列仪器中一定需要的为 (填
仪器名称)。
(2)第Ⅲ步中得到的白色固体主要成分为 (填标号)。
(3)第Ⅳ步控制反应温度为15℃的方法是 ;实验中选择低温的原因为 。
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(4)第Ⅳ步萃取时可选用的有机溶剂为_______(填标号)。
A.甲醇
B.乙酸
C.丙酮
D.乙酸乙酯
(5)第Ⅳ将洗涤后的白色固体加入饱和Na2CO3溶液中,饱和Na2CO3的作用是 。
(6)抽滤装置如下图所示,其相对于普通过滤的优点是 。
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参考答案:
1.(1)酸式滴定管
(2) 铁架台 球形冷凝管
(3)使固液充分接触,加快反应速率
(4)水浴加热
(5)活性炭
(6) 防止产品结晶损失,提高产率 50%的乙醇溶液
(7)重结晶
【分析】将100 mmol 己-2,5-二酮(熔点:-5.5℃,密度:
)与100 mmol 4-甲氧
基苯胺(熔点:57℃)放入两颈烧瓶中,利用球形冷凝管进行冷凝回流提高原料利用率,通
过搅拌来提高反应速率,反应完成后,加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体(即含杂质的
产品),加热至65℃,至固体溶解,加入脱色剂(脱色剂为不溶于水和乙醇等溶剂的固体,
如:活性炭),回流20min,趁热过滤,使产品尽可能多地进入滤液,滤液静置至室温,
冰水浴冷却,有大量白色固体析出,经过滤、洗涤、干燥得到产品。
【详解】(1)己-2,5-二酮的摩尔质量为
,根据题中所给数据可知,所需
己-2,5-二酮的体积为
,又因为酮类对橡胶
有腐蚀性,所以选用酸式滴定管。
(2)③为铁架台;仪器②用于冷凝回流,为球形冷凝管。
(3)己-2,5-二酮的熔点为-5.5℃,常温下为液体,4-甲氧基苯胺的熔点为57℃,常温下
为固体,搅拌可使固液反应物充分接触,加快反应速率。
(4)由题给信息“加热至65℃”可知,应用水浴加热,这样便于控制温度,且受热更均匀。
(5)“脱色剂”的作用是吸附反应过程中产生的有色物质,结合题中信息,加入脱色剂后
回流,趁热过滤,保留滤液,即脱色剂为不溶于水和乙醇等溶剂的固体,所以可以选用活
性炭作脱色剂。
(6)由题给信息可知,产品吡咯X 为白色固体,加热至65℃可溶解在50%的乙醇溶液中,
所以需趁热过滤,使产品尽可能多地进入滤液,防止产品结晶损失,提高产率;由加入
50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体(即含杂质的产品)可知,常温下产品不溶于50%的乙醇溶
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液,所以为减少溶解损失,洗涤时可用50%的乙醇溶液。
(7)由产品的分离提纯过程可知,若需进一步提纯,可采用的方法为重结晶。
2.(1)三颈(口)烧瓶
(2)c
(3) 排尽装置中的空气、防止水杨醛被氧化 酚羟基与乙酸酐反应,使产率降低
(4)防止
过多,使体系温度难以达到160℃以上
(5)a
(6)无尾气处理装置
【分析】组装好装置后检查装置气密性,为防止酚羟基被氧化,先通入一段时间
,升温
至135~145℃,回流,将生成乙酸排出后,再升高温度,反应物发生反应,待反应结束后,
向仪器A 中加热水,分液,结晶,过滤得香豆素粗产品。
【详解】(1)根据图中信息得到仪器A 的名称为三颈(口)烧瓶;故答案为:三颈(口)烧瓶。
(2)根据升温至135~145℃,继续升温至160~180℃,则需要的温度大于100℃,因此应
采取的加热方式为油浴加热;故答案为:c。
(3)水杨醛含有酚羟基,易被氧化,步骤Ⅰ中,通入一段时间
的目的为排尽装置中的
空气、防止水杨醛被氧化,酚羟基会与乙酸酐发生副反应,加入乙酸酐不宜过多,原因是
酚羟基与乙酸酐反应,使产率降低;故答案为:为排尽装置中的空气、防止水杨醛被氧化;
酚羟基与乙酸酐反应,使产率降低。
(4)乙酸的沸点是117.9℃,乙酸较多,其体系的温度难易达到160℃,因此步骤Ⅱ的目
的是防止
过多,使体系温度难以达到160℃以上;故答案为:防止
过多,使体系温度难以达到160℃以上。
(5)
作催化剂的关键是促进生成
,此处催化剂的作用是促进碳负离
子的生成,因此需要碱性物质来加速氢离子的脱去,因此能作为该反应的催化剂的是
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;故答案为:a。
(6)根据反应过程需要将乙酸蒸馏出,由于本实验装置没有对乙酸蒸气进行处理,因此存
在一处明显缺陷是无尾气处理装置;故答案为:无尾气处理装置。
【点睛】
3.(1)(直形)冷凝管
(2)250mL
(3)使漏斗和烧瓶内压强相等,保证液体能顺利滴入
(4) 除去产品中混有的醋酸杂质 分液漏斗
(5) 吸收有机物中少量的水 155.6 AB
【详解】(1)在合成装置中,甲装置的名称是(直形)冷凝管。
(2)在合成装置三颈烧瓶中先后加入的液体共为
,故需要
选用250mL 三颈烧瓶。
(3)滴液漏斗具有特殊的结构,主要目的是使漏斗和烧瓶内压强相等,保证液体能顺利滴
入。
(4)反应后混合物中含有醋酸,醋酸酸性大于碳酸,因此蒸馏完成后,向馏出液中分批加
入无水碳酸钠至反应液呈中性为止,其目的是除去产品中混有的醋酸杂质。然后进行的操
作为分液,需要使用分液漏斗。
(5)加入无水MgSO4的作用是吸收有机物中少量的水。环己酮沸点是155.6℃,精制蒸馏
时收集155.6℃馏分。精制后的环己酮是否纯净主要考虑是否还含有环己醇、水,两者可分
别用重铬酸钾溶液、金属钠检验,故选AB。
4.(1) 球形冷凝管 冷凝回流
(2)降低苯乙酸的溶解度
(3) 过滤 重结晶 95%
(4)取少量最后一次洗涤液,加入稀硝酸,再加入
溶液,无白色浑浊出现
(5)增大苯乙酸溶解度,便于充分反应
【分析】苯乙腈和稀硫酸反应生成苯乙酸,苯乙酸加入冷水析出苯乙酸,过滤,再重结晶
得到纯净的苯乙酸,苯乙酸溶解在乙醇中,和氢氧化铜反应生成苯乙酸铜。
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【详解】(1)根据图中信息得到仪器c 的名称是球形冷凝管,其作用是冷凝回流;故答案
为:球形冷凝管;冷凝回流。
(2)根据苯乙酸微溶于冷水,加入冷水的目的是降低苯乙酸的溶解度;故答案为:降低苯
乙酸的溶解度。
(3)根据苯乙酸微溶于冷水,苯乙酸在冷水中析出,因此分离苯乙酸粗品的方法是过滤,
提纯粗苯乙酸的方法是重结晶。最终得到44g 纯品,根据n(苯乙腈)=n(苯乙酸),则苯乙酸
的产率是95%;故答案为:过滤;重结晶;95%。
(4)用
和NaOH 溶液制备适量
沉淀,并多次用蒸馏水洗涤沉淀,判
断沉淀洗干净,主要是看最后一次洗液中是否还有氯离子,其实验操作和现象是取少量最
后一次洗涤液,加入稀硝酸,再加入
溶液,无白色浑浊出现;故答案为:取少量最
后一次洗涤液,加入稀硝酸,再加入
溶液,无白色浑浊出现。
(5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中,充分溶解后,根据题意苯乙酸微溶于冷水,
溶于乙醇,混合溶剂中乙醇的作用是增大苯乙酸溶解度,便于充分反应;故答案为:增大
苯乙酸溶解度,便于充分反应。
5.(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
【分析】
用K2Cr2O7 在酸性条件下氧化对硝基甲苯(
) 制得,反应原理为
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+K2Cr2O7+4H2SO4→
+K2SO4+5H2O+Cr2(SO4)3 ,让
和K2Cr2O7 、H2SO4
混合溶液在三颈烧瓶中反应,加热回流0.5h,待反应物冷却后,搅拌下加入40mL 冰水,
析出沉淀,抽滤,再经过洗涤、干燥得到产物。
【详解】(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40mL 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10min,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%的疏酸中,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,
则步骤①中,冷凝管壁析出白色对硝基甲苯,应采取措施是适当减小冷凝管的冷凝水流量,
使对硝基甲苯熔融滴下。步骤③中,将滤液倒入15%的硫酸中,其目的是将对硝基苯甲酸
钠转化成对硝基苯甲酸。
6.(1) B b
(2)防止水蒸气进入烧瓶中使乙酸酐水解,影响产率
(3) 醋酸酐要逐滴加入 将三颈烧瓶置于冷水浴中
(4)若远离水面,氯化氢气体不被吸收而逸出,造成空气污染;若深入到水中,氯化氢极易
溶于水造成倒吸
(5)多次萃取可以提高萃取率
(6)苯乙酮的沸点高,内外温差大,冷凝管易炸裂
(7)防止暴沸
【分析】实验室用苯和乙酸酐为原料,在无水AlCl3催化下加热制得苯乙酮。向仪器A 中
5
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迅速加入粉状无水AlCl3和一定量无水苯,在搅拌下乙酸酐慢慢滴加到A 装置中,待反应
缓和后,加热回流1 小时,直至无HCl 气体逸出为止。将反应混合物冷却到室温,在搅拌
下倒入装有25mL 浓HCl 和30g 碎冰的烧杯中进行,使固体全部溶解;将混合物转入分液
漏斗中,分出有机层,水层用苯萃取两次,合并有机层,有机层依次用等体积5%NaOH 溶
液和水洗涤,再用无水MgSO4干燥。将苯乙酮粗产品放入蒸馏烧瓶中,先在水浴上蒸馏回
收苯,稍冷后改用空气冷凝管,蒸馏收集198~202℃的馏分,得到产品。
【详解】(1)仪器A 中,加入13g 粉状无水AlCl3、16mL 无水苯、4mL 乙酸酐,溶液体
积约为20mL,在三颈烧瓶中,溶液体积应不超过其容积的三分之二,则选用的规格为
50mL,故选B,仪器B 为冷凝管,冷却水流向为下进上出,则出水口是b。
(2)题中信息显示,乙酸酐易水解,则图一装置中CaCl2的作用是:防止水蒸气进入烧瓶
中使乙酸酐水解,影响产率。
(3)步聚I 发生的反应是强烈的放热反应,控制温度是该步骤的关键,从试剂投入、装置
改进方面,可通过减慢试剂滴入、控制反应温度进行控温,则措施是:①醋酸酐要逐滴加
入;②将三颈烧瓶置于冷水浴中。
(4)图一装置为气体的吸收装置,即需设法加快气体吸收速率,又需防止倒吸,则漏斗一
半扣在水面下、一半露在水面上的原因是:若远离水面,氯化氢气体不被吸收而逸出,造
成空气污染;若深入到水中,氯化氢极易溶于水造成倒吸。
(5)步聚Ⅲ中,为提高萃取效率,水层用苯萃取两次(每次8mL),而不是取一次(16mL),
目的是:多次萃取可以提高萃取率。
(6)步骤Ⅳ中蒸馏收集苯乙酮产品时,由于苯乙酮的沸点为202℃,与水的温度差大,水
冷易导致冷凝管炸裂,则改用空气冷凝管的原因是:苯乙酮的沸点高,内外温差大,冷凝
管易炸裂。
(7)毛细管在减压蒸馏中可调节蒸馏体系的真空度,同时通入的气体在加热过程中起到搅
拌作用,使得体系受热均匀防止暴沸。本实验收集产品用了减压蒸馏装置,毛细管的作用
是:防止暴沸。
【点睛】使用冷凝管时,冷却水的流向都是下进上出。
7.(1) 量筒 Br2
(2) 使HBr 与正丙醇充分反应完全,提高原料的利用率和1-溴丙烷的产率 1-溴
丙烷的沸点较低,回流温度太高,1-溴丙烷挥发,产率下降,原料利用率低
(3)降低温度,减少1-溴丙烷的挥发
6
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(4) 下
蒸馏,收集71℃左右的馏分
【分析】用较浓H2SO4与NaBr 制备HBr,HBr 与正丙醇发生取代反应制备1—溴丙烷,蒸
馏得到粗产品,再予以提纯,据此回答。
【详解】(1)①步骤1 中缓慢加入28mL 浓H2SO4时使用的玻璃仪器为量筒;
5%
②
的NaOH 溶液用于吸收反应过程中产生的溴蒸气;
(2)①步骤2 中回流不低于30min 的目的是:使HBr 与正丙醇充分反应完全,提高原料的
利用率和1-溴丙烷的产率;
1
②-溴丙烷的沸点较低,回流温度太高,1-溴丙烷挥发,产率下降,原料利用率低;
(3)1-溴丙烷沸点为71℃,沸点较低,容易挥发,向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴
中的目的是:降低温度,减少1-溴丙烷的挥发;
(4)①步骤4 将馏出液转入分液漏斗,依次用等体积的水、5%的NaHSO3溶液、5%的
Na2CO3溶液、水洗涤,每次分液后需保留下层,因为1-溴丙烷密度比水大;
②加入NaHSO3溶液是为了除去游离的Br2,该离子方程式为:
;
④“进一步提纯”的主要操作是:蒸馏,收集71℃左右的馏分;
8.(1)ADE
(2) 下 增大水层与有机层的密度差,利于两者分层或降低有机物的溶解度
(3)
(用“→”连接也可)
(4) 洗去残留的
溶液,防止其与
产生沉淀堵塞分液漏斗 过滤
(5)温度计示数快速升高或无馏出物
【分析】正丁醇与浓硫酸混合于三口烧瓶中,插入温度计控制温度,加热反应,反应液冷
却到室温后倒入盛有水的分液漏斗中,经过分液、洗涤、干燥得到纯净的正丁醚。
【详解】(1)步骤I 需的仪器有三颈烧瓶、水银温度计,由于反应液温度高达135℃,不
能使用酒精温度计,不需要E 和F 容量瓶。
(2)反应中产生的水和有机物(正丁醇和正丁醚)经冷凝管,收集在分水器中,有机相密
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度小于水,在上层,上层有机层相积至分水器支管时,即可返回三颈烧瓶。加入食盐可增
大水层与有机层的密度差,利于两者分层或降低有机物的溶解度。
(3)正丁醇炭化生成碳单质和水,化学方程式为
。
(4)有机层粗产物中有少量的硫酸,可以用水、氢氧化钠除去产品中的硫酸,再用8mL
水洗去氢氧化钠,再用饱和氯化钙溶液洗去正丁醇,洗涤完成后,加入无水氯化钙干燥,
过滤除去无水氯化钙,再通过蒸馏可得丁醚。
(5)当温度计示数快速升高或无馏出物说明蒸馏完成。
9.(1)圆底烧瓶
(2)温度计水银球未插入反应液中、冷凝管上端不应塞玻璃塞
(3)反应物不能完全回流,导致乙酸正丁酯的产率减小
(4)CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH
CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
(5)分水器水层高度不再变化
(6)bdac
(7)乙酸比甲酸多一个甲基,甲基是斥电基团,会使得羧基氧上的电子云增加,氢离子更难
失去,则甲酸酸性强于乙酸
【分析】乙酸与正丁醇在浓硫酸加热条件下发生酯化反应制备乙酸正丁酯,关闭分水器旋
塞并在分水器带旋塞一侧预先加入适量的水,再向反应瓶中加入5.0mL(0.055mol)正丁醇、
0.06mol 冰醋酸和0.05mol 浓疏酸,加入1 粒沸石。将反应液温度控制在80℃并保持15 分
钟,然后升温至回流状态进行分水。反应停止后,并仪器a 和分水器中的液体,用分液漏
斗将水层分出,得到乙酸正丁酯粗品。
【详解】(1)仪器a 的名称为圆底烧瓶。
(2)由于反应在蒸馏烧瓶中进行,反应的温度在80℃,温度计水银球应插入反应液中,
图中所示实验装置的错误有:温度计水银球未插入反应液中;冷凝管上端不应塞玻璃塞。
(3)分水器带旋塞一侧需要加入足够的水,使其水面低于分水器回流支管下沿3~5mm 的
水,这样方便生成的有机物回流到反应器中,若分水器带旋塞一侧加水不足,会导致的后
果是:反应物不能完全回流,导致乙酸正丁酯的产率减小。
(4)乙酸与正丁醇在浓硫酸加热条件下发生酯化反应制备乙酸正丁酯,化学方程式为:
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CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH
CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O。
(5)该反应过程中有水生成,判断反应停止时的现象为:分水器水层高度不再变化,证明
酯化反应已完成,不再产生酯了。
(6)步骤IV 中先用饱和 Na2CO3溶液洗涤除去乙酸正丁酯上的乙酸杂质,再用水洗去饱
和Na2CO3溶液,然后用无水硫酸镁干燥后常压蒸馏,收集124℃~126℃的馏分,故答案为:
bdac。
(7)乙酸比甲酸多一个甲基,甲基是斥电基团,会使得羧基氧上的电子云增加,氢离子更
难失去,则甲酸酸性强于乙酸。
10.(1)分液漏斗
(2)D
(3) 冷水浴 防止芳基亚胺酯受热分解降低产率
(4)D
(5)提供碱性环境,有利于合成苯甲亚胺三氟乙酯
(6)抽滤可以加快过滤速度,滤出的固体容易干燥
【分析】
由反应原理可知,
先在HCl 的气体中反应转化为
,
再和CF3CH2OH 反应生成
,
和碳酸钠溶液反应生成芳基亚胺酯。
【详解】(1)实验室中可用浓盐酸和浓硫酸制备干燥HCl 气体,需要用到分液漏斗,锥形
瓶等;
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(2)
由反应原理可知,
先在HCl 的气体中反应转化为
,
再和CF3CH2OH 反应生成
,答案为D;
(3)第Ⅳ步控制反应温度为15℃的方法是用冷水浴;选择低温的原因为防止芳基亚胺酯
受热分解降低产率;
(4)苯甲亚胺三氟乙酯属于酯类,在乙酸乙酯中的溶解度较大,乙酸和甲酸能溶于水,不
能用来萃取,第Ⅳ步萃取时可选用的有机溶剂为乙酸乙酯;答案为D;
(5)根据题干的原理图可知,饱和碳酸钠溶液可以提供碱性环境,有利于合成苯甲亚胺三
氟乙酯;
(6)抽滤装置中有抽气泵,相对于普通过滤,抽滤可以加快过滤速度,滤出的固体容易干
燥。
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