第62讲 以物质制备为主的综合实验
【复习目标】 1.掌握物质制备型实验方案设计的原则。2.掌握解答物质制备型实验综合题的思维模型。3.能正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法。4.能预测或描述实验现象、分析或处理实验数据、得出合理结论。
类型一 无机物的制备
一、物质制备实验的操作顺序
1.实验操作流程
2.加热操作先后顺序的选择
(1)若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，待产生的气体排尽装置中的空气后，再给实验中其他需要加热的装置加热。
其目的：①防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；②保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。
(2)完成实验后，熄灭酒精灯的顺序则相反。
3.防止物质变质或损失的措施
(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。
(2)易挥发的液体产物要及时冷却。
(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。
4.仪器选用及连接顺序
【微思考】 某化学小组用下图实验装置模拟工业制备四氯化碳。
已知：CS2可与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，CS2与Cl2在铁作催化剂的条件下，在85 ℃～95 ℃反应可生成四氯化碳；硫单质的沸点445 ℃，CS2的沸点46.5 ℃，CCl4的沸点76.8 ℃、密度1.6 g/cm3。
上述装置的连接顺序为a→ → → → → → → → →h。
提示：i j f g d e b c
二、实验条件的控制
1.排气方法
为了防止空气中的O2、CO2、水蒸气等干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气；有时也可充分利用反应产物气体(如氨气、氯气、二氧化硫等)排尽装置中的空气。
2.控制气体的流速及用量
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(1)用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
(2)观察气泡，控制气流速度，如图甲，可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶3的混合气体。
(3)平衡气压，如图乙，用长玻璃管平衡气压，也可防堵塞。
3.压送液体
根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体，产生压强差，将液体压入或倒流入另一反应容器。
4.温度控制
(1)控制低温的目的：减少某些反应物或产物分解，如H2O2、NH4HCO3等；减少某些反应物或产物挥发，如盐酸、氨水等；防止某些物质水解，避免副反应发生等。
(2)采取加热的目的：加快反应速率或使平衡移动，加速溶解等。
(3)常考的温度控制方式
水浴加热 均匀加热，反应温度在100 ℃以下
油浴加热 均匀加热，反应温度在100～260 ℃之间
冰水冷却 使某物质液化、降低产物的溶解度；减少其他副反应，提高产品纯度等
保温 如真空双层玻璃容器等
三、(固体)物质制备的三大原则
选择最佳 反应途径 如用铝制取氢氧化铝：2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、2Al＋3H2SO4Al2(SO4)3＋3H2↑、Al2(SO4)3＋6Na[Al(OH)4]8Al(OH)3↓＋3Na2SO4，当n(Al3＋)∶n{[Al(OH)4]－}＝1∶3时，Al(OH)3产率最高。
选择最 佳原料 如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱(如氢氧化钠)溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。
选择适宜 操作方法 如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，所以要注意隔绝空气。
1.钴配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于热水，在冷水中微溶，可通过如下反应制备：2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O22[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O。
具体步骤如下：
Ⅰ.称取2.0 g NH4Cl，用5 mL水溶解。
Ⅱ.分批加入3.0 g CoCl2·6H2O后，将溶液温度降至10 ℃以下，加入1 g活性炭、7 mL浓氨水，搅拌下逐滴加入10 mL 6％的双氧水。
Ⅲ.加热至55～60 ℃反应20 min。冷却，过滤。
Ⅳ.将滤得的固体转入含有少量盐酸的25 mL沸水中，趁热过滤。
Ⅴ.滤液转入烧杯，加入4 mL浓盐酸，冷却、过滤、干燥，得到橙黄色晶体。
回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ中使用的部分仪器如下。
仪器a的名称是 。加快NH4Cl溶解的操作有 。
(2)步骤Ⅱ中，将温度降至10 ℃以下以避免 、 ；可选用 降低溶液温度。
(3)指出如图过滤操作中不规范之处： 。
(4)步骤Ⅳ中，趁热过滤，除掉的不溶物主要为 。
(5)步骤Ⅴ中加入浓盐酸的目的是
。
答案：(1)锥形瓶 升温、搅拌等 (2)浓氨水挥发 双氧水分解 冰水浴 (3)玻璃棒末端没有紧靠三层滤纸处，漏斗末端尖嘴部分没有紧靠烧杯内壁 (4)活性炭 (5)促进[Co(NH3)6]Cl3尽快析出
解析：(2)步骤Ⅱ中使用了浓氨水和双氧水，它们在高温下前者易挥发、后者易分解，所以控制温度在10 ℃以下，通常采用冰水浴。(4)钴配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于热水，活性炭不溶于热水，所以趁热过滤可除去活性炭。(5)利用同离子效应，促进钴配合物[Co(NH3)6]Cl3尽快析出。
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2.(2023·山东卷)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 。
图示装置存在的两处缺陷是 。
(2)已知电负性：Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为
。
(3)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。
m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为 (填字母)。测得样品纯度为 (用含m1、m2的代数式表示)。
答案：(1)检查装置气密性 管式炉中固体消失、蒸馏烧瓶中无液体滴入 C和D之间缺少干燥装置，没有处理氢气的装置 (2)SiHCl3 ＋5NaOHNa2SiO3 ＋H2 ↑＋3NaCl＋2H2O (3)灼烧 冷却干燥 AC ×100％
解析：(1)利用Si和HCl(气体)的反应制备SiHCl3，实验前要检查装置气密性，故操作(ⅰ)为检查装置气密性。制备反应结束时，Si完全反应，SiHCl3(常温下为无色液体)不再增加，则实验现象是管式炉中固体消失、蒸馏烧瓶中无液体滴入。SiHCl3容易水解，D中水蒸气容易进入C中，C和D之间应增加吸收水蒸气的装置，NaOH溶液吸收HCl，但不吸收H2，D装置后应增加处理H2的装置。(2)已知电负性：Cl＞H＞Si，则SiHCl3中Cl、H为－1价，Si为＋4价，SiHCl3在浓NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、H2、NaCl，配平化学方程式为SiHCl3＋5NaOHNa2SiO3＋ H2 ↑＋3NaCl ＋2H2O。(3)由后续操作可知，SiHCl3水解得到的硅酸水合物要先在坩埚中灼烧(得到SiO2)，然后在干燥器中冷却干燥SiO2，使用的仪器分别为A、C。根据原子守恒可得关系式SiHCl3～ SiO2，则m1 g样品中SiHCl3的质量为m2 g×，故样品纯度为m2 g×÷m1 g×100％＝×100％。
解答无机物制备综合实验题的思维流程
类型二 有机物的制备
1.熟悉有机物制备实验的常用仪器
2.常见操作
(1)加热：酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热，若温度要求更高，可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。
(2)蒸馏：利用有机物沸点的不同，用蒸馏方法可以实现分离。
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(3)冷凝回流：有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管，图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。
(4)防暴沸：加沸石(或碎瓷片)，防止溶液暴沸；若开始忘加沸石(或碎瓷片)，需冷却后补加。
3.提纯有机物的常见流程
1.对甲基苯胺可用对硝基甲苯作原料在一定条件下制得。 主要反应及装置如下：
主要反应物和产物的物理性质见下表：
化合物 溶解性 熔点(℃) 沸点(℃) 密度 (g·cm－3)
对硝基甲苯 不溶于水，溶于乙醇、苯 51.4 237.7 1.286
对甲基苯胺 微溶于水， 易溶于乙醇、苯 43～45 200～202 1.046
对甲基苯 胺盐酸盐 易溶于水， 不溶于乙醇、苯 243～245 － －
苯 不溶于水， 溶于乙醇 5.5 80.1 0.874
实验步骤如下：
①向三颈烧瓶中加入50 mL稀盐酸、10.7 mL(13.7 g)对硝基甲苯和适量铁粉，维持瓶内温度在80 ℃左右，同时搅拌回流、使其充分反应；
②调节pH＝7～8，再逐滴加入30 mL苯充分混合；
③抽滤得到固体，将滤液静置、分液得液体M；
④向M中滴加盐酸，振荡、静置、分液，向下层液体中加入NaOH溶液，充分振荡、静置；
⑤抽滤得固体，将其洗涤、干燥得6.1 g产品。
回答下列问题：
(1)主要反应装置如图，a处缺少的装置是 (填仪器名称)，实验步骤③和④的分液操作中使用到下列仪器中的 (填字母)。
a.烧杯 b.长颈漏斗
c.玻璃棒 d.铁架台
(2)步骤②中用5％的碳酸钠溶液调pH＝7～8的目的之一是使Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，另一个目的是 。
(3)步骤③中液体M是分液时的 层(填“上”或“下”)液体，步骤④加入盐酸的作用是 。
(4)步骤④中加入氢氧化钠溶液后发生反应的离子方程式有 。
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(5)步骤⑤中，以下洗涤剂中最合适的是 (填字母)。
a.乙醇 b.蒸馏水
c.HCl溶液 d.NaOH溶液
(6)本实验的产率是 ％。(计算结果保留一位小数)
答案：(1)球形冷凝管 ad (2)使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺 (3)上 使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐进入水层与有机层分离
(4)H＋＋OH－H2O、
＋OH－＋H2O
(5)b (6)57.0
解析：首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对硝基甲苯和适量铁粉加热进行反应，生成对甲基苯胺盐酸盐，调节pH＝7～8，沉淀铁离子并使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯，抽滤、静置、分液，得到有机层，向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐，生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水，静置，分液得到无机层，向无机层加入NaOH溶液，使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，对甲基苯胺常温下为微溶于水的固体，所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出，抽滤得到固体，洗涤、干燥得到产品。(1)该反应中反应物沸点较低，加热反应过程中会挥发，需要在a处加装球形冷凝管冷凝回流；分液操作需要烧杯、分液漏斗、铁架台，所以选ad；(2)根据题目所给信息可知，pH值升高会使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，达到分离提纯的目的；(3)根据分析步骤③中液体M为有机层，溶剂为苯，密度比水小，所以在上层；加入盐酸使对甲基苯胺转化为易溶于水的对甲基苯胺盐酸盐，从而实现与有机层的分离；(4)下层液体中有未反应的盐酸和生成的对甲基苯胺盐酸盐都与NaOH发生反应，离子方程式为H＋＋OH－H2O、＋OH－＋H2O；(5)洗涤是为了洗去可能附着在固体表面的对甲基苯胺盐酸盐、NaCl和NaOH等可溶于水的杂质，为降低对甲基苯胺洗涤过程的溶解损失，最好的洗涤剂应为蒸馏水，所以选b；(6)原料中有13.7 g对硝基甲苯，即＝0.1 mol，所以理论上生成的对甲基苯胺应为0.1 mol，实际得到产品6.1 g，所以产率为×100％≈57.0％。
2.(2023·新课标卷)实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下：
相关信息列表如下：
物质 性状 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性
安息香 白色固体 133 344 难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮 淡黄色固体 95 347 不溶于水，溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸 无色液体 17 118 与水、乙醇互溶
装置示意图如图所示，实验步骤为
①在圆底烧瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g FeCl3·6H2O，边搅拌边加热，至固体全部溶解。
②停止加热，待沸腾平息后加入2.0 g安息香，加热回流45～60 min。
③加入50 mL水，煮沸后冷却，有黄色固体析出。
④过滤，并用冷水洗涤固体3次，得到粗品。
⑤粗品用75％的乙醇重结晶，干燥后得淡黄色结晶1.6 g。
回答下列问题：
(1)仪器A中应加入 (填“水”或“油”)作为热传导介质。
(2)仪器B的名称是 ；冷却水应从 (填“a”或“b”)口通入。
(3)实验步骤②中，安息香必须待沸腾平息后方可加入，其主要目的是
。
(4)在本实验中，FeCl3为氧化剂且过量，其还原产物为 ；某同学尝试改进本实验：采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行？简述判断理由： 。
(5)本实验步骤①～③在乙酸体系中进行，乙酸除作溶剂外，另一主要作用是防止 。
(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量 (填字母)洗涤的方法除去。若要得到更高纯度的产品，可用重结晶的方法进一步提纯。
a.热水 b.乙酸
c.冷水 d.乙醇
(7)本实验的产率最接近于 (填字母)。
a.85％ b.80％
c.75％ d.70％
答案：(1)油 (2)球形冷凝管 a (3)防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸 (4)FeCl2 可行，空气可以将还原产物FeCl2又氧化为FeCl3，FeCl3可循环参与反应 (5)FeCl3水解 (6)a (7)b
解析：(1)水浴加热的温度范围为0～100 ℃，油浴加热的温度范围为100～260 ℃，水浴加热无法使溶液沸腾，故采用油浴加热。(2)仪器B的名称为球形冷凝管，冷却水应从下口进上口出。(3)在液体沸腾时加入固体会引起暴沸，由安息香熔点可知其室温下为固体，故待沸腾平息后加入安息香，目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。(4)采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮可行，会依次发生反应：安息香＋FeCl3二苯乙二酮＋FeCl2＋HCl，4FeCl2＋O2＋4HCl4FeCl3＋2H2O，FeCl3可以循环利用。(5)FeCl3易水解，乙酸还可以防止Fe3＋水解。(6)安息香难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙酸，二苯乙二酮不溶于水，溶于乙醇、乙酸，因此粗品中少量的安息香可用少量热水洗涤的方法除去。(7)该实验的理论产量为2.0 g×≈1.98 g，实际产量是1.6 g，产率＝×100％＝80.8％，因此本实验的产率最接近于80％。
解答有机物制备类综合实验题的思维流程
1.(2024·湖南卷)亚铜配合物广泛用作催化剂。实验室制备[Cu(CH3CN)4]ClO4的反应原理如下：Cu(ClO4)2·6H2O＋Cu＋8CH3CN2[Cu(CH3CN)4]ClO4＋6H2O
实验步骤如下：
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分别称取3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O和0.76 g Cu粉置于100 mL乙腈(CH3CN)中反应，回流装置图和蒸馏装置图(加热、夹持等装置略)如下：
已知：①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂；
②相关物质的信息如下：
化合物 [Cu(CH3CN)4]ClO4 Cu(ClO4)2·6H2O
相对分子质量 327.5 371
在乙腈中颜色 无色 蓝色
回答下列问题：
(1)下列与实验有关的图标表示排风的是 (填标号)；
(2)装置Ⅰ中仪器M的名称为 ；
(3)装置Ⅰ中反应完全的现象是 ；
(4)装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是 ；
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步骤c直接获得，而是先蒸馏至接近饱和，再经步骤d冷却结晶获得。这样处理的目的是 ；
(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶，步骤e中向母液中加入的最佳溶剂是 (填标号)；
A.水 B.乙醇 C.乙醚
(7)合并步骤d和e所得的产物，总质量为5.32 g，则总收率为 (用百分数表示，保留一位小数)。
答案：(1)D (2)球形冷凝管 (3)溶液由蓝色变为无色 (4)排出装置内的空气并隔绝空气，防止制备的产品被氧化 (5)防止蒸馏温度过高产物分解 (6)C (7)81.2％
解析：将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中，经水浴加热并回流进行充分反应，反应结束后过滤除去未反应完全的Cu，然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。(1)表示需佩戴护目镜，表示当心火灾，表示注意烫伤，表示排风，表示必须洗手，故答案为D。(2)装置Ⅰ中仪器M的名称为球形冷凝管。(3)Cu(ClO4)2·6H2O在乙腈中为蓝色，[Cu(CH3CN)4]ClO4在乙腈中为无色，因此装置Ⅰ中反应完全的现象是溶液由蓝色变为无色。(4)由于制备的[Cu(CH3CN)4]ClO4中Cu元素为＋1价，具有较强的还原性，容易被空气中的氧气氧化，因此装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是排出装置内的空气并隔绝空气，防止制备的产品被氧化，同时也可防止乙腈逸出。(5)若直接蒸馏可能会导致产物分解，因此需先蒸馏至接近饱和，再经步骤d冷却结晶，从而获得晶体。(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶，可向母液中加入极性较小的溶剂，扩大溶剂与[Cu(CH3CN)4]ClO4的极性差，进而使[Cu(CH3CN)4]ClO4析出，因此可选用的溶剂为乙醚，故答案为C。(7)3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O的物质的量为＝0.01 mol，理论制得[Cu(CH3CN)4]ClO4的质量为0.01 mol×2×327.5 g·mol－1＝6.55 g，总收率为×100％＝81.2％。
2.(2024·新课标卷)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 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：0.737 g·cm－3)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2，5-己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。
(7)若需进一步提纯产品，可采用的方法是 。
答案：(1)20 mL量筒 (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
解析：将100 mmol 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：0.737 g·cm－3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点：57 ℃)放入双颈烧瓶中反应，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20 min，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。(1)2，5-己二酮的摩尔质量为114 g·mol－1，根据题中所给数据可知，所需2，5-己二酮的体积为≈15.5 cm3＝15.5 mL，故应使用20 mL量筒。(2)③为铁架台；仪器②用于冷凝回流，为球形冷凝管。(3)2，5-己二酮的熔点为－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。
课时测评62 以物质制备为主的综合实验
(时间：45分钟 满分：60分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1.(14分)某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O，并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案：
可选用试剂：NaCl晶体、BaS溶液、浓H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水。
步骤1.BaCl2·2H2O的制备
按如图所示装置进行实验，得到BaCl2溶液，经一系列步骤获得BaCl2·2H2O产品。
步骤2.产品中BaCl2·2H2O的含量测定
①称取产品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加热至近沸；
②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的0.100 mol·L－1 H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，得到白色固体，质量为0.466 0 g。
回答下列问题：
(1)Ⅰ是制取 气体的装置，在试剂a过量并微热时，发生主要反应的化学方程式为 。
(2)Ⅱ中仪器b的作用是 ；
Ⅲ中的试剂应选用 。
(3)在沉淀过程中，某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后，认为沉淀已经完全，判断沉淀已完全的方法是 。
(4)沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液，原因是 。
(5)在过滤操作中，下列仪器不需要用到的是 (填名称)。
答案：(1)HCl H2SO4(浓)＋2NaClNa2SO4＋2HCl↑
(2)防止Ⅱ中溶液倒吸 CuSO4溶液
(3)静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全
(4)使钡离子沉淀完全
(5)锥形瓶
解析：(1)装置Ⅰ为浓硫酸和氯化钠共热制取HCl气体的装置，发生主要反应的化学方程式为H2SO4(浓)＋2NaClNa2SO4＋2HCl↑，常温下为H2SO4＋NaClNaHSO4＋HCl↑。(2)氯化氢极易溶于水，装置Ⅱ中b仪器的作用是防止倒吸；装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应会生成H2S，H2S有毒，对环境有污染，装置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。(3)硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，因此判断沉淀已完全的方法是静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全。(4)为了使钡离子沉淀完全，沉淀过程中需加入过量的硫酸溶液。(5)过滤用到的仪器有铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒，用不到锥形瓶。
2.(16分)硫酸亚铁在印染、医药、化肥等多个行业有广泛应用。某学习小组对硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)的热分解产物进行探究。回答下列问题：
(1)装置A中石棉绒的作用为 ；
装置D中的仪器名称为 。
(2)按气流方向，上述装置合理的连接顺序为a→g→f→ → → →
→h(填装置口小写字母)。
(3)该小组同学按上述顺序连接各装置并进行实验，请为他们补全表格：
装置编号 填装试剂 实验现象 实验结论
A FeSO4·7H2O 绿色固体逐渐变为红色粉末
B ①_________ ②____________ 分解产物中含有SO2
C BaCl2溶液 产生白色沉淀 ③
D 无水CuSO4粉末 白色固体逐渐变为蓝色 分解产物中含有水蒸气
E ④________
(4)硫酸亚铁晶体分解的化学方程式为 。
(5)设计实验证明A中得到的红色粉末不含＋2价铁元素： (简述实验操作及现象)。
答案：(1)防止固体粉末堵塞导管 (球形)干燥管 (2)e d c b
(3)①品红溶液 ②溶液由红色褪为无色 ③分解产物中含有SO3 ④NaOH溶液
(4)2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑
(5)取实验后反应管中少量固体，溶于稀盐酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不产生蓝色沉淀(用硫酸溶解，酸性高锰酸钾检验Fe2＋也可以)
解析：装置A为硫酸亚铁晶体煅烧分解的装置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，装置B盛放品红溶液，可以检验SO2，装置C盛放BaCl2溶液，可以检验SO3，装置D中为无水CuSO4粉末，可以检验水蒸气，装置E盛放氢氧化钠溶液，进行尾气处理。(1)装置A中石棉绒可以防止固体粉末堵塞导管，装置D中的仪器为(球形)干燥管；(2)生成物应该先检验水蒸气，再检验SO3，最后检验SO2，因为检验SO2和SO3时都有水溶液，会带出水蒸气，SO3极易溶于水且和水反应，所以连接顺序为a→g→f→e→d→c→b→h；(3)硫酸亚铁晶体煅烧后由绿色固体逐渐变为红色粉末，说明生成了Fe2O3；品红溶液褪色，说明分解产物中含有SO2；BaCl2溶液产生白色沉淀，说明分解产物中含有SO3；无水CuSO4粉末由白色固体逐渐变为蓝色，说明分解产物中含有水蒸气；装置E盛放氢氧化钠溶液，进行尾气处理；(4)硫酸亚铁晶体煅烧得到红色固体氧化铁，同时生成二氧化硫、三氧化硫和水蒸气，分解的化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO3↑＋SO2↑＋14H2O↑；(5)证明A中得到的红色粉末不含＋2价铁元素，需要取实验后反应管中少量固体，溶于稀盐酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成，证明A中得到的红色粉末不含＋2价的铁元素。
3.(12分)乙醇酸钠(HOCH2COONa)又称羟基乙酸钠，它是一种有机原料，其相对分子质量为98。羟基乙酸钠易溶于热水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有机溶剂。实验室拟用氯乙酸(ClCH2COOH)和NaOH溶液制备少量羟基乙酸钠，此反应为剧烈的放热反应。具体实验步骤如下：
步骤1：向如图所示装置的三颈烧瓶中，加入132.3 g氯乙酸、50 mL水，搅拌。逐步加入40％ NaOH溶液，在95 ℃继续搅拌反应2小时，反应过程控制 pH在9至10之间。
步骤2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量热水，操作1，滤液冷却至15 ℃，过滤得粗产品。
步骤3：粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，操作2，分离掉活性炭。
步骤4：将去除活性炭后的溶液加入适量乙醇中，操作3，过滤、干燥，得到羟基乙酸钠。
请回答下列问题：
(1)步骤1中，发生反应的化学方程式是 。
(2)如图所示的装置中仪器B为球形冷凝管，下列说法不正确的是 (填字母)。
A.球形冷凝管与直形冷凝管相比，冷却面积更大，效果更好
B.球形冷凝管既可以作倾斜式蒸馏装置，也可用于垂直回流装置
C.在使用冷凝管进行蒸馏操作时，一般蒸馏物的沸点越高，蒸气越不易冷凝
(3)步骤2中，三颈烧瓶中如果忘加磁转子该如何操作： 。
(4)上述步骤中，操作1、2、3的名称分别是 (填字母)。
A.过滤，过滤，冷却结晶
B.趁热过滤，过滤，蒸发结晶
C.趁热过滤，趁热过滤，冷却结晶
(5)步骤4中，得到纯净羟基乙酸钠1.1 mol，则实验产率为 ％(结果保留1位小数)。
答案：(1)ClCH2COOH＋2NaOH
HOCH2COONa＋NaCl＋H2O (2)BC (3)待溶液冷却后补加磁转子 (4)C (5)78.6
解析：(2)球形冷凝管内芯管为球泡状，容易积留蒸馏液，故不适宜作倾斜式蒸馏装置，多用于垂直回流装置，故B错误；在使用冷凝管进行蒸馏操作时，一般蒸馏物的沸点越高，蒸气越易冷凝，故C错误。(4)蒸出部分水至液面有薄膜，说明有固体开始析出，加少量热水趁热过滤；粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，需要趁热过滤分离掉活性炭固体；将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中，冷却结晶，过滤，干燥，得到羟基乙酸钠。(5)132.3 g氯乙酸(ClCH2COOH)的物质的量为＝1.4 mol，根据ClCH2COOH～HOCH2COONa可知，理论上可以生成14 mol羟基乙酸钠，步骤4中，得到纯净羟基乙酸钠11 mol，则实验产率为×100％≈78.6％。
4.(18分)席夫碱在有机合成、液晶材料、植物生长调节等多个领域有重要用途。学习小组在实验室中探究由对甲基苯胺()与苯甲醛()在酸催化下制备对甲基苯胺缩苯甲醛席夫碱(，M＝195 g·mol－1)，有关信息和装置分别如表格和图像所示。
物质 相对分子质量 密度/(g·cm－3) 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性
对甲基 苯胺 107 0.96 44 200 微溶于水，易溶于乙醇
乙醇 46 0.78 －114 78 溶于水
苯甲醛 106 1.0 －26 179 微溶于水，与乙醇互溶
回答下列问题：
(1)实验步骤
①按图安装好制备装置，检查装置的气密性。向A中加入6.0 g对甲基苯胺、5.0 mL苯甲醛、50 mL乙醇和适量乙酸。其中分水器可接收并分离生成的水。乙醇的作用为
。
②控制反应温度为50 ℃，加热回流至反应结束，合适的加热方式为 ；
A中发生的主要反应的化学方程式为 ；
能说明反应结束的实验现象为 。
(2)纯化产品
①按图安装好水蒸气蒸馏装置，检查装置的气密性。将A中反应后余液转移至D中，在C中加入适量水，进行蒸馏，将产品中的乙醇、对甲基苯胺和苯甲醛蒸出。玻璃管a的作用为 ；仪器b的名称为 。
②蒸馏操作结束后，需先打开止水夹再停止加热的原因为 。
③实验后将装置D中固体洗涤、干燥后，进一步通过 (填操作名称)纯化后，得到纯品6.0 g。本实验的产品产率为 (保留三位有效数字)。
答案：(1)①作溶剂，使反应物充分混合
②水浴加热 ＋＋H2O 分水器中水不再增加
(2)①平衡压强，检验固体产品是否堵塞导管 牛角管 ②防止装置D中液体倒吸入装置C中 ③重结晶 65.2％
解析：(2)③晶体经重结晶可进一步纯化；5.0 mL苯甲醛的质量为1.0×5.0 g＝5 g，对甲基苯胺过量，按苯甲醛的量计算。由关系式：
苯甲醛 ～ 对甲基苯胺缩苯甲醛席夫碱
106 195
5 g m
可知理论上制得产品的质量为m≈9.198 g，产率为×100％≈65.2％。
学生用书 第342页(共139张PPT)
第62讲 以物质制备为主的综合实验
第十二章 化学综合实验
1.掌握物质制备型实验方案设计的原则。
2.掌握解答物质制备型实验综合题的思维模型。
3.能正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法。
4.能预测或描述实验现象、分析或处理实验数据、得出合理结论。
复习目标
类型一 无机物的制备
类型二 有机物的制备
课时测评
内容索引
类型一
无机物的制备
一、物质制备实验的操作顺序
1.实验操作流程
必备知识 整合
2.加热操作先后顺序的选择
(1)若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，待产生的气体排尽装置中的空气后，再给实验中其他需要加热的装置加热。
其目的：①防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；②保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。
(2)完成实验后，熄灭酒精灯的顺序则相反。
3.防止物质变质或损失的措施
(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。
(2)易挥发的液体产物要及时冷却。
(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。
4.仪器选用及连接顺序
某化学小组用下图实验装置模拟工业制备四氯化碳。
已知：CS2可与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，CS2与Cl2在铁作催化剂的条件下，在85 ℃～95 ℃反应可生成四氯化碳；硫单质的沸点445 ℃，CS2的沸点46.5 ℃，CCl4的沸点76.8 ℃、密度1.6 g/cm3。
上述装置的连接顺序为a→ → → → → → → →
→h。
i
j
f
g
d
e
b
c
二、实验条件的控制
1.排气方法
为了防止空气中的O2、CO2、水蒸气等干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气；有时也可充分利用反应产物气体(如氨气、氯气、二氧化硫等)排尽装置中的空气。
2.控制气体的流速及用量
(1)用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
(2)观察气泡，控制气流速度，如图甲，
可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶3
的混合气体。
(3)平衡气压，如图乙，用长玻璃管平衡气压，也可防堵塞。
3.压送液体
根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体，产生压强差，将液体压入或倒流入另一反应容器。
4.温度控制
(1)控制低温的目的：减少某些反应物或产物分解，如H2O2、NH4HCO3等；减少某些反应物或产物挥发，如盐酸、氨水等；防止某些物质水解，避免副反应发生等。
(2)采取加热的目的：加快反应速率或使平衡移动，加速溶解等。
(3)常考的温度控制方式
水浴加热 均匀加热，反应温度在100 ℃以下
油浴加热 均匀加热，反应温度在100～260 ℃之间
冰水冷却 使某物质液化、降低产物的溶解度；减少其他副反应，提高产品纯度等
保温 如真空双层玻璃容器等
三、(固体)物质制备的三大原则
选择最佳 反应途径
选择最 佳原料 如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱(如氢氧化钠)溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。
选择适宜 操作方法 如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，所以要注意隔绝空气。
1.钴配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于热水，在冷水中微溶，可通过如下反应制备：2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O22[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O。
具体步骤如下：
Ⅰ.称取2.0 g NH4Cl，用5 mL水溶解。
Ⅱ.分批加入3.0 g CoCl2·6H2O后，将溶液温度降至10 ℃以下，加入1 g活性炭、7 mL浓氨水，搅拌下逐滴加入10 mL 6％的双氧水。
Ⅲ.加热至55～60 ℃反应20 min。冷却，过滤。
Ⅳ.将滤得的固体转入含有少量盐酸的25 mL沸水中，趁热过滤。
Ⅴ.滤液转入烧杯，加入4 mL浓盐酸，冷却、过滤、干燥，得到橙黄色晶体。
关键能力 提升
回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ中使用的部分仪器如下。
仪器a的名称是 。加快NH4Cl溶解的操作有 。
(2)步骤Ⅱ中，将温度降至10 ℃以下以避免 、 ；可选用 降低溶液温度。
锥形瓶
升温、搅拌等
浓氨水挥发
双氧水分解
冰水浴
步骤Ⅱ中使用了浓氨水和双氧水，它们在高温下前者易挥发、后者易分解，所以控制温度在10 ℃以下，通常采用冰水浴。
(3)指出如图过滤操作中不规范之处： .
。
玻璃棒末端没有紧靠三层滤纸处，
漏斗末端尖嘴部分没有紧靠烧杯内壁
(4)步骤Ⅳ中，趁热过滤，除掉的不溶物主要为 。
活性炭
钴配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于热水，活性炭不溶于热水，所以趁热过滤可除去活性炭。
(5)步骤Ⅴ中加入浓盐酸的目的是 。
促进[Co(NH3)6]Cl3尽快析出
利用同离子效应，促进钴配合物[Co(NH3)6]Cl3尽快析出。
2.(2023·山东卷)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 .
。图示装置存在的两处缺陷是_______________
。
检查装置气密性
管式炉中固体消失、蒸馏烧瓶中无液体滴入
C和D之间缺少干燥装置，没有处理氢气的装置
利用Si和HCl(气体)的反应制备
SiHCl3，实验前要检查装置气
密性，故操作(ⅰ)为检查装置气
密性。制备反应结束时，Si完全
反应，SiHCl3(常温下为无色液
体)不再增加，则实验现象是管式
炉中固体消失、蒸馏烧瓶中无液
体滴入。SiHCl3容易水解，D中水蒸气容易进入C中，C和D之间应增加吸收水蒸气的装置，NaOH溶液吸收HCl，但不吸收H2，D装置后应增加处理H2的装置。
(2)已知电负性：Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为 。
SiHCl3 ＋5NaOHNa2SiO3 ＋H2 ↑＋3NaCl＋2H2O
已知电负性：Cl＞H＞Si，则SiHCl3中Cl、H为－1价，Si为＋4价，SiHCl3在浓NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、H2、NaCl，配平化学方程式为SiHCl3＋5NaOHNa2SiO3＋ H2 ↑＋3NaCl ＋2H2O。
(3)采用如下方法测定溶有少量HCl的SiHCl3纯度。
m1 g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2 g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为
(填字母)。测得样品纯度为 (用含m1、m2的代数式表示)。
灼烧
冷却干燥
AC
×100％
由后续操作可知，SiHCl3水解得到的硅酸水合物要先在坩埚中灼烧(得到SiO2)，然后在干燥器中冷却干燥SiO2，使用的仪器分别为A、C。根据原子守恒可得关系式SiHCl3～ SiO2，则m1 g样品中SiHCl3的质量为m2 g×，故样品纯度为m2 g×÷m1 g×100％＝×100％。
解答无机物制备综合实验题的思维流程
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类型二
有机物的制备
1.熟悉有机物制备实验的常用仪器
必备知识 整合
2.常见操作
(1)加热：酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热，若温度要求更高，可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。
(2)蒸馏：利用有机物沸点的不同，用蒸馏方法可以实现分离。
(3)冷凝回流：有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管，图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。
(4)防暴沸：加沸石(或碎瓷片)，防止溶液暴沸；若开始忘加沸石(或碎瓷片)，需冷却后补加。
3.提纯有机物的常见流程
1.对甲基苯胺可用对硝基甲苯作原料在一定条件下制得。 主要反应及装置如下：
关键能力 提升
主要反应物和产物的物理性质见下表：
化合物 溶解性 熔点(℃) 沸点(℃) 密度(g·cm－3)
对硝基甲苯 不溶于水，溶于乙醇、苯 51.4 237.7 1.286
对甲基苯胺 微溶于水，易溶于乙醇、苯 43～45 200～202 1.046
对甲基苯胺盐酸盐 易溶于水，不溶于乙醇、苯 243～245 － －
苯 不溶于水，溶于乙醇 5.5 80.1 0.874
实验步骤如下：
①向三颈烧瓶中加入50 mL稀盐酸、10.7 mL(13.7 g)对硝基甲苯和适量铁粉，维持瓶内温度在80 ℃左右，同时搅拌回流、使其充分反应；
②调节pH＝7～8，再逐滴加入30 mL苯充分混合；
③抽滤得到固体，将滤液静置、分液得液体M；
④向M中滴加盐酸，振荡、静置、分液，向下层液体中加入NaOH溶液，充分振荡、静置；
⑤抽滤得固体，将其洗涤、干燥得6.1 g产品。
回答下列问题：
(1)主要反应装置如图，a处缺少的装置是 (填仪器名称)，实验步骤③和④的分液操作中使用到下列仪器中的 (填字母)。
a.烧杯
b.长颈漏斗
c.玻璃棒
d.铁架台
球形冷凝管
ad
首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对
硝基甲苯和适量铁粉加热进行反
应，生成对甲基苯胺盐酸盐，调
节pH＝7～8，沉淀铁离子并使对
甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯，抽滤、静置、分液，得到有机层，向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐，生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水，静置，分液得到无机层，向无机层加入NaOH溶液，使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，对甲基苯胺常温下为微溶于水的固体，所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出，抽滤得到固体，洗涤、干燥得到产品。
该反应中反应物沸点较低，加热反应过程中会挥发，需要在a处加装球形冷凝管冷凝回流；分液操作需要烧杯、分液漏斗、铁架台，所以选ad；
(2)步骤②中用5％的碳酸钠溶液调pH＝7～8的目的之一是使Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，另一个目的是 。
使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺
首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对
硝基甲苯和适量铁粉加热进行反
应，生成对甲基苯胺盐酸盐，调
节pH＝7～8，沉淀铁离子并使对
甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯，抽滤、静置、分液，得到有机层，向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐，生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水，静置，分液得到无机层，向无机层加入NaOH溶液，使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，对甲基苯胺常温下为微溶于水的固体，所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出，抽滤得到固体，洗涤、干燥得到产品。
根据题目所给信息可知，pH值升高会使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，达到分离提纯的目的；
(3)步骤③中液体M是分液时的 层(填“上”或“下”)液体，步骤④加入盐酸的作用是 .
。
上
使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐进入水层与有机层分离
首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对
硝基甲苯和适量铁粉加热进行反
应，生成对甲基苯胺盐酸盐，调
节pH＝7～8，沉淀铁离子并使对
甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯，抽滤、静置、分液，得到有机层，向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐，生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水，静置，分液得到无机层，向无机层加入NaOH溶液，使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，对甲基苯胺常温下为微溶于水的固体，所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出，抽滤得到固体，洗涤、干燥得到产品。
根据分析步骤③中液体M为有机层，溶剂为苯，密度比水小，所以在上层；加入盐酸使对甲基苯胺转化为易溶于水的对甲基苯胺盐酸盐，从而实现与有机层的分离；
(4)步骤④中加入氢氧化钠溶液后发生反应的离子方程式有______________
_________________________________ ..
H＋＋OH－
＋OH－
＋H2O
。
H2O、
首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对
硝基甲苯和适量铁粉加热进行反
应，生成对甲基苯胺盐酸盐，调
节pH＝7～8，沉淀铁离子并使对
甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯，抽滤、静置、分液，得到有机层，向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐，生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水，静置，分液得到无机层，向无机层加入NaOH溶液，使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，对甲基苯胺常温下为微溶于水的固体，所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出，抽滤得到固体，洗涤、干燥得到产品。
下层液体中有未反应的盐酸和生成的对甲基苯胺盐酸盐都与NaOH发生反应，离子方程式为H＋＋OH－H2O、 ＋OH－ ＋H2O；
(5)步骤⑤中，以下洗涤剂中最合适的是 (填字母)。
a.乙醇
b.蒸馏水
c.HCl溶液
d.NaOH溶液
b
首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对
硝基甲苯和适量铁粉加热进行反
应，生成对甲基苯胺盐酸盐，调
节pH＝7～8，沉淀铁离子并使对
甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯，抽滤、静置、分液，得到有机层，向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐，生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水，静置，分液得到无机层，向无机层加入NaOH溶液，使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，对甲基苯胺常温下为微溶于水的固体，所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出，抽滤得到固体，洗涤、干燥得到产品。
洗涤是为了洗去可能附着在固体表面的对甲基苯胺盐酸盐、NaCl和NaOH等可溶于水的杂质，为降低对甲基苯胺洗涤过程的溶解损失，最好的洗涤剂应为蒸馏水，所以选b；
(6)本实验的产率是 ％。(计算结果保留一位小数)
57.0
首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对
硝基甲苯和适量铁粉加热进行反
应，生成对甲基苯胺盐酸盐，调
节pH＝7～8，沉淀铁离子并使对
甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯，抽滤、静置、分液，得到有机层，向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐，生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水，静置，分液得到无机层，向无机层加入NaOH溶液，使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，对甲基苯胺常温下为微溶于水的固体，所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出，抽滤得到固体，洗涤、干燥得到产品。
原料中有13.7 g对硝基甲苯，即＝0.1 mol，所以理论上生成的对甲基苯胺应为0.1 mol，实际得到产品6.1 g，所以产率为×100％≈57.0％。
2.(2023·新课标卷)实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下：
相关信息列表如下：
物质 性状 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性
安息香 白色固体 133 344 难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮 淡黄色固体 95 347 不溶于水，溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸 无色液体 17 118 与水、乙醇互溶
装置示意图如图所示，实验步骤为
①在圆底烧瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g
FeCl3·6H2O，边搅拌边加热，至固体全部溶解。
②停止加热，待沸腾平息后加入2.0 g安息香，加热
回流45～60 min。
③加入50 mL水，煮沸后冷却，有黄色固体析出。
④过滤，并用冷水洗涤固体3次，得到粗品。
⑤粗品用75％的乙醇重结晶，干燥后得淡黄色结
晶1.6 g。
回答下列问题：
(1)仪器A中应加入 (填“水”或“油”)作为热传导介质。
油
水浴加热的温度范围为0～100 ℃，油浴加热的温度范围为100～260 ℃，水浴加热无法使溶液沸腾，故采用油浴加热。
(2)仪器B的名称是 ；冷却水应从 (填“a”或“b”)口通入。
球形冷凝管
a
仪器B的名称为球形冷凝管，冷却水应从下口进上口出。
(3)实验步骤②中，安息香必须待沸腾平息后方可加入，其主要目的是
。
防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸
在液体沸腾时加入固体会引起暴沸，由安息香熔点可知其室温下为固体，故待沸腾平息后加入安息香，目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。
(4)在本实验中，FeCl3为氧化剂且过量，其还原产
物为 ；某同学尝试改进本实验：采用催
化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮。该方案
是否可行？简述判断理由： .
.。
FeCl2
可行，空气可以将还原产物FeCl2又氧化为FeCl3，FeCl3可循环参与反应
采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮可行，会依次发生反应：安息香＋FeCl3二苯乙二酮＋FeCl2＋HCl，4FeCl2＋O2＋4HCl4FeCl3＋2H2O，FeCl3可以循环利用。
(5)本实验步骤①～③在乙酸体系中进行，乙酸除作溶剂外，另一主要作用是防止 。
FeCl3水解
FeCl3易水解，乙酸还可以防止Fe3+水解。
(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量 (填字母)洗涤的方法除去。若要得到更高纯度的产品，可用重结晶的方法进一步提纯。
a.热水 b.乙酸
c.冷水 d.乙醇
a
安息香难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙酸，二苯乙二酮不溶于水，溶于乙醇、乙酸，因此粗品中少量的安息香可用少量热水洗涤的方法
除去。
(7)本实验的产率最接近于 (填字母)。
a.85％
b.80％
c.75％
d.70％
b
该实验的理论产量为2.0 g×≈1.98 g，实际产量是1.6 g，产率＝×100％＝80.8％，因此本实验的产率最接近于80％。
解答无机物制备综合实验题的思维流程
模型构建
1.(2024·湖南卷)亚铜配合物广泛用作催化剂。实验室制备[Cu(CH3CN)4]ClO4的反应原理如下：Cu(ClO4)2·6H2O＋Cu＋8CH3CN
2[Cu(CH3CN)4]ClO4＋6H2O
实验步骤如下：
高考真题 感悟
分别称取3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O和0.76 g Cu粉置于100 mL乙腈(CH3CN)中反应，回流装置图和蒸馏装置图(加热、夹持等装置略)如下：
已知：①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂；
②相关物质的信息如下：
化合物 [Cu(CH3CN)4]ClO4 Cu(ClO4)2·6H2O
相对分子质量 327.5 371
在乙腈中颜色 无色 蓝色
回答下列问题：
(1)下列与实验有关的图标表示排风的是 (填标号)；
D
将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙
腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中，经水
浴加热并回流进行充分反应，反应
结束后过滤除去未反应完全的Cu，
然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除
去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。
表示需佩戴护目镜， 表示当心火灾， 表示注意烫伤，
表示排风， 表示必须洗手，故答案为D。
(2)装置Ⅰ中仪器M的名称为 ；
球形冷凝管
将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙
腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中，经水
浴加热并回流进行充分反应，反应
结束后过滤除去未反应完全的Cu，
然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除
去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。装置Ⅰ中仪器M的名称为球形冷凝管。
(3)装置Ⅰ中反应完全的现象是 ；
溶液由蓝色变为无色
将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙
腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中，经水
浴加热并回流进行充分反应，反应
结束后过滤除去未反应完全的Cu，
然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除
去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。
Cu(ClO4)2·6H2O在乙腈中为蓝色，[Cu(CH3CN)4]ClO4在乙腈中为无色，因此装置Ⅰ中反应完全的现象是溶液由蓝色变为无色。
(4)装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是 .
；
排出装置内的空气并隔绝空气，防止制备的产品被氧化
将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙
腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中，经水
浴加热并回流进行充分反应，反应
结束后过滤除去未反应完全的Cu，
然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除
去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。
由于制备的[Cu(CH3CN)4]ClO4中Cu元素为＋1价，具有较强的还原性，容易被空气中的氧气氧化，因此装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是排出装置内的空气并隔绝空气，防止制备的产品被氧化，同时也可防止乙腈逸出。
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步骤c直接获得，而是先蒸馏至接近饱和，再经步骤d冷却结晶获得。这样处理的目的是 ；
防止蒸馏温度过高产物分解
将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙
腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中，经水
浴加热并回流进行充分反应，反应
结束后过滤除去未反应完全的Cu，
然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除
去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。
若直接蒸馏可能会导致产物分解，因此需先蒸馏至接近饱和，再经步骤d冷却结晶，从而获得晶体。
(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶，步骤e中向母液中加入的最佳溶剂是 (填标号)；
A.水
B.乙醇
C.乙醚
C
将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙
腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中，经水
浴加热并回流进行充分反应，反应
结束后过滤除去未反应完全的Cu，
然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除
去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。
为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶，可向母液中加入极性较小的溶剂，扩大溶剂与[Cu(CH3CN)4]ClO4的极性差，进而使[Cu(CH3CN)4]ClO4析出，因此可选用的溶剂为乙醚，故答案为C。
(7)合并步骤d和e所得的产物，总质量为5.32 g，则总收率为 (用百分数表示，保留一位小数)。
81.2％
将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙
腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中，经水
浴加热并回流进行充分反应，反应
结束后过滤除去未反应完全的Cu，
然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除
去乙腈，将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。
3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O的物质的量为＝0.01 mol，理论制得[Cu(CH3CN)4]ClO4的质量为0.01 mol×2×327.5 g·mol－1＝6.55 g，总收率为×100％＝81.2％。
2.(2024·新课标卷)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 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：0.737 g·cm－3)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2，5-己二酮应使用的仪器为 (填名称)。
20 mL量筒
将100 mmol 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：
0.737 g·cm－3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点：
57 ℃)放入双颈烧瓶中反应，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20 min，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。2，5-己二酮的摩尔质量为114 g·mol－1，根据题中所给数据可知，所需2，5-己二酮的体积为≈15.5 cm3＝15.5 mL，故应使用20 mL量筒。
(2)仪器①用铁夹固定在③上，③的名称是 ；仪器②的名称是 .
。
铁架台
球
形冷凝管
将100 mmol 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：
0.737 g·cm－3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点：
57 ℃)放入双颈烧瓶中反应，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20 min，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。
③为铁架台；仪器②用于冷凝回流，为球形冷凝管。
(3)“搅拌”的作用是 。
使固液充分接触，加快反应速率
将100 mmol 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：
0.737 g·cm－3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点：
57 ℃)放入双颈烧瓶中反应，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20 min，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。2，5-己二酮的熔点为－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)“加热”方式为 。
水浴加热
将100 mmol 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：
0.737 g·cm－3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点：
57 ℃)放入双颈烧瓶中反应，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20 min，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。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)使用的“脱色剂”是 。
活性炭
将100 mmol 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：
0.737 g·cm－3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点：
57 ℃)放入双颈烧瓶中反应，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20 min，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。“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)“趁热过滤”的目的是 ；用 .
. 洗涤白色固体。
防止产品结晶损失，提高产率
50％的乙醇
溶液
将100 mmol 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：
0.737 g·cm－3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点：
57 ℃)放入双颈烧瓶中反应，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20 min，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。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％的乙醇溶液，所以为减少溶解损失，洗涤时可用50％的乙醇溶液。
(7)若需进一步提纯产品，可采用的方法是 。
重结晶
将100 mmol 2，5-己二酮(熔点：－5.5 ℃，密度：
0.737 g·cm－3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点：
57 ℃)放入双颈烧瓶中反应，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20 min，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
返回
涤、干燥得到产品。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。
课 时 测 评
1.(14分)某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O，并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案：
可选用试剂：NaCl晶体、BaS溶液、浓H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水。
步骤1.BaCl2·2H2O的制备
按如图所示装置进行实验，得到BaCl2溶液，经一系列步骤获得BaCl2·2H2O产品。
步骤2.产品中BaCl2·2H2O的含量测定
①称取产品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加热至近沸；
②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的0.100 mol·L－1 H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，得到白色固体，质量为0.466 0 g。
回答下列问题：
(1)Ⅰ是制取 气体的装置，在试剂a过量并微热时，发生主要反应的化
学方程式为 。
HCl
H2SO4(浓)＋2NaClNa2SO4＋2HCl↑
装置Ⅰ为浓硫酸和氯化钠共热制取HCl气体
的装置，发生主要反应的化学方程式为
H2SO4(浓)＋2NaClNa2SO4
＋2HCl↑，常温下为H2SO4＋NaCl
NaHSO4＋HCl↑。
(2)Ⅱ中仪器b的作用是 ；Ⅲ中的试剂应选用 .
。
氯化氢极易溶于水，装置Ⅱ中b仪器的作用是防止倒吸；装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应会生成H2S，H2S有毒，对环境有污染，装置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。
防止Ⅱ中溶液倒吸
CuSO4
溶液
(3)在沉淀过程中，某同学在加入一定量热的
H2SO4溶液后，认为沉淀已经完全，判断沉淀
已完全的方法是 .
.
。
硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，因此判断沉淀已完全的方法是静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全。
静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全
(4)沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液，原因是 。
为了使钡离子沉淀完全，沉淀过程中需加入过量的硫酸溶液。
使钡离子沉淀完全
(5)在过滤操作中，下列仪器不需要用到的是 (填名称)。
过滤用到的仪器有铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒，用不到锥形瓶。
锥形瓶
2.(16分)硫酸亚铁在印染、医药、化肥等多个行业有广泛应用。某学习小组对硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)的热分解产物进行探究。回答下列问题：
(1)装置A中石棉绒的作用为 ；装置D中的仪器名称为 . 。
防止固体粉末堵塞导管
(球形)干燥管
装置A为硫酸亚铁晶体煅烧分解的装置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，装置B盛放品红溶液，可以检验SO2，装置C盛放BaCl2溶液，可以检验SO3，装置D中为无水CuSO4粉末，可以检验水蒸气，装置E盛放氢氧化钠溶液，进行尾气处理。装置A中石棉绒可以防止固体粉末堵塞导管，装置D中的仪器为(球形)干燥管；
(2)按气流方向，上述装置合理的连接顺序为a→g→f→ → → →
→h(填装置口小写字母)。
e
d
c
b
装置A为硫酸亚铁晶体煅烧分解的装置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，装置B盛放品红溶液，可以检验SO2，装置C盛放BaCl2溶液，可以检验SO3，装置D中为无水CuSO4粉末，可以检验水蒸气，装置E盛放氢氧化钠溶液，进行尾气处理。生成物应该先检验水蒸气，再检验
SO3，最后检验SO2，因为检验SO2和SO3时都有水溶液，会带出水蒸气，SO3极易溶于水且和水反应，所以连接顺序为a→g→f→e→d→c→b
→h；
(3)该小组同学按上述顺序连接各装置并进行实验，请为他们补全表格：
装置编号 填装试剂 实验现象 实验结论
A FeSO4·7H2O 绿色固体逐渐变为红色粉末
B ①____________ ②_____________________ 分解产物中含有SO2
C BaCl2溶液 产生白色沉淀 ③_______________________
D 无水CuSO4粉末 白色固体逐渐变为蓝色 分解产物中含有水蒸气
E ④____________
品红溶液
溶液由红色褪为无色
分解产物中含有SO3
NaOH溶液
装置A为硫酸亚铁晶体煅烧分解的装置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，装置B盛放品红溶液，可以检验SO2，装置C盛放BaCl2溶液，可以检验SO3，装置D中为无水CuSO4粉末，可以检验水蒸气，装置E盛放氢氧化钠溶液，进行尾气处理。硫酸亚铁晶体煅烧后由绿色固体逐渐
变为红色粉末，说明生成了Fe2O3；品红溶液褪色，说明分解产物中含有SO2；BaCl2溶液产生白色沉淀，说明分解产物中含有SO3；无水CuSO4粉末由白色固体逐渐变为蓝色，说明分解产物中含有水蒸气；装置E盛放氢氧化钠溶液，进行尾气处理；
(4)硫酸亚铁晶体分解的化学方程式为 .
。
2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑
＋SO3↑＋14H2O↑
装置A为硫酸亚铁晶体煅烧分解的装置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，装置B盛放品红溶液，可以检验SO2，装置C盛放BaCl2溶液，可以检验SO3，装置D中为无水CuSO4粉末，可以检验水蒸气，装置E盛放氢氧化钠溶液，进行尾气处理。硫酸亚铁晶体煅烧得到红色固体氧化
铁，同时生成二氧化硫、三氧化硫和水蒸气，分解的化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO3↑＋SO2↑＋14H2O↑；
(5)设计实验证明A中得到的红色粉末不含＋2价铁元素： .
__________________________________________________________________________________________________________________ (简述实验操作及现象)。
取实验后反应管中少量固体，溶于稀盐酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不产生蓝色沉淀(用硫酸溶解，酸性高锰酸钾检验Fe2＋也可以)
装置A为硫酸亚铁晶体煅烧分解的装置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，装置B盛放品红溶液，可以检验SO2，装置C盛放BaCl2溶液，可以检验SO3，装置D中为无水CuSO4粉末，可以检验水蒸气，装置E盛放氢氧化钠溶液，进行尾气处理。证明A中得到的红色粉末不含＋2价铁
元素，需要取实验后反应管中少量固体，溶于稀盐酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成，证明A中得到的红色粉末不含＋2价的铁元素。
3.(12分)乙醇酸钠(HOCH2COONa)又称羟基乙酸钠，它是一种有机原料，其相对分子质量为98。羟基乙酸钠易溶于热水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有机溶剂。实验室拟用氯乙酸(ClCH2COOH)和NaOH溶液制备少量羟基乙酸钠，此反应为剧烈的放热反应。具体实验步骤如下：
步骤1：向如图所示装置的三颈烧瓶中，加入132.3 g氯乙酸、50 mL水，搅拌。逐步加入40％ NaOH溶液，在95 ℃继续搅拌反应2小时，反应过程控制 pH在9至10之间。
步骤2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量热水，操作1，滤液冷却至
15 ℃，过滤得粗产品。
步骤3：粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，操作2，分离掉活性炭。
步骤4：将去除活性炭后的溶液加入适量乙醇中，操作3，过滤、干燥，得到羟基乙酸钠。
请回答下列问题：
(1)步骤1中，发生反应的化学方程式是 .
————————— ————。
ClCH2COOH＋2NaOH
HOCH2COONa＋NaCl＋H2O
(2)如图所示的装置中仪器B为球形冷凝管，下列说法不正确的是 . (填字母)。
A.球形冷凝管与直形冷凝管相比，冷却面积更
大，效果更好
B.球形冷凝管既可以作倾斜式蒸馏装置，也可
用于垂直回流装置
C.在使用冷凝管进行蒸馏操作时，一般蒸馏物的沸点越高，蒸气越不易冷凝
球形冷凝管内芯管为球泡状，容易积留蒸馏液，故不适宜作倾斜式蒸馏装置，多用于垂直回流装置，故B错误；在使用冷凝管进行蒸馏操作时，一般蒸馏物的沸点越高，蒸气越易冷凝，故C错误。
BC
(3)步骤2中，三颈烧瓶中如果忘加磁转子该如何操作： .
。
待溶液冷却后补加
磁转子
(4)上述步骤中，操作1、2、3的名称分别是 (填字母)。
A.过滤，过滤，冷却结晶
B.趁热过滤，过滤，蒸发结晶
C.趁热过滤，趁热过滤，冷却结晶
C
蒸出部分水至液面有薄膜，说明有固体开始析出，加少量热水趁热过滤；粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，需要趁热过滤分离掉活性炭固体；将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中，冷却结晶，过滤，干燥，得到羟基乙酸钠。
(5)步骤4中，得到纯净羟基乙酸钠1.1 mol，则实验产率为 ％(结果保留1位小数)。
78.6
132.3 g氯乙酸(ClCH2COOH)的物质的量为＝1.4 mol，根据ClCH2COOH～HOCH2COONa可知，理论上可以生成1.4 mol羟基乙酸钠，步骤4中，得到纯净羟基乙酸钠1.1 mol，则实验产率为×100％≈78.6％。
4.(18分)席夫碱在有机合成、液晶材料、
植物生长调节等多个领域有重要用途。
学习小组在实验室中探究由对甲基苯
胺( )与苯甲醛( )
在酸催化下制备对甲基苯胺缩苯甲醛席夫
碱( ，M＝195 g·mol－1)，有关信
息和装置分别如表格和图像所示。
物质 相对分子质量 密度/(g·cm－3) 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性
对甲基苯胺 107 0.96 44 200 微溶于水，易溶于乙醇
乙醇 46 0.78 －114 78 溶于水
苯甲醛 106 1.0 －26 179 微溶于水，与乙醇互溶
回答下列问题：
(1)实验步骤
①按图安装好制备装置，检查装置的气密性。向A中加入6.0 g对甲基苯胺、5.0 mL苯甲醛、50 mL乙醇和适量乙酸。其中分水器可接收并分离生成的水。乙醇的作用为 。
作溶剂，使反应物充分混合
②控制反应温度为50 ℃，加热回流至反应结束，合适的加热方式为
；A中发生的主要反应的化学方程式为_____________________
__；能说明反应结束的实验现象为 。
水浴加热
＋
＋H2O
分水器中水不再增加
(2)纯化产品
①按图安装好水蒸气蒸馏装置，检查装置的气密性。将A中反应后余液转移至D中，在C中加入适量水，进行蒸馏，将产品中的乙醇、对甲基苯胺和苯甲醛蒸出。玻璃管a的作用为 ；
仪器b的名称为 。
②蒸馏操作结束后，需先打开止水夹再停止加热的原因为 .
。
平衡压强，检验固体产品是否堵塞导管
牛角管
防止装置D中液
体倒吸入装置C中
③实验后将装置D中固体洗涤、干燥后，进一步通过 (填操作名称)纯化后，得到纯品6.0 g。本实验的产品产率为 (保留三位有效数字)。
重结晶
65.2％
晶体经重结晶可进一步纯化；5.0 mL苯甲醛的质量为1.0×5.0 g＝5 g，对甲基苯胺过量，按苯甲醛的量计算。由关系式：
苯甲醛 ～ 对甲基苯胺缩苯甲醛席夫碱
106 195
5 g m
可知理论上制得产品的质量为m≈9.198 g，
产率为×100％≈65.2％。
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