思维进阶突破(四) 化学综合实验
难点1 实验装置的作用 、选择与连接
【真题示例】
例1 (1)玻璃棒 量筒(或胶头滴管等,合理即可)
(2)冰水浴
(3)B
(4)加稀硝酸酸化,再滴加AgNO3溶液,无白色沉淀生成,说明Cl-已洗净
(5)ABC
[解析] 按照反应CoCl2·6H2O+2NaSac·2H2O[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O+(6-x)H2O+2NaCl制备糖精钴,然后在冰水浴中结晶,再按照“冷的1% NaSac溶液、冷水、丙酮”顺序进行洗涤,得到糖精钴晶体,最后将糖精钴晶体溶解后用EDTA标准溶液滴定测定结晶水的含量。
(1)步骤Ⅰ、Ⅱ中需要使用量筒或胶头滴管量取蒸馏水,并用玻璃棒搅拌以加快固体溶解。
(2)因为糖精钴在冷水中溶解度较小,所以为了尽快让大量晶体析出,应降低溶液温度,可将烧杯置于冰水浴中。
(3)先用冷的1% NaSac溶液洗涤,可降低糖精钴溶解度,减少晶体损失,还能将晶体表面吸附的Co2+转化为晶体析出,且不引入新的杂质,再用冷水洗涤,可降低晶体溶解度并洗去溶液中存在的可溶性离子,丙酮可以与水互溶且沸点比水的低,故最后用丙酮洗涤以除去残留的水且能使晶体快速干燥,故答案为B。
(4)Ⅳ中为了确认氯离子已经洗净的步骤:取水洗时的最后一次滤液于试管中,加稀硝酸酸化,再滴加AgNO3溶液,无白色沉淀生成,说明Cl-已洗净。
(5)进行化学实验需要佩戴护目镜,以保护眼睛,同时化学实验结束后,离开实验室前需用肥皂等清洗双手,该实验涉及加热操作,因此需要防止热烫,要选择合适的工具进行操作,避免直接触碰,故A、B、C符合题意;该实验中未涉及锐器的操作,D不符合题意。
例2 (1)圆底烧瓶 (2)E C D (3)BC
(4)液封 (5)ABC
[解析] A作为H2S的发生装置,由于不能骤冷,所以D、F都是冷却H2S的装置,E装置除去H2S气体中的酸性气体杂质,C装置干燥H2S,F冷却并收集H2S,G作为平衡气压和尾气处理装置,据此回答。
(1)仪器X的名称是圆底烧瓶。
(2)制备气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置,由于不能骤冷,要逐步冷却,所以B连E,E连C,C连D,D连F。
(3)H2S是酸性气体,不可以用碱性干燥剂,所以不可以用氢氧化钾和碱石灰,故选B、C。
(4)装置G中汞的两个作用:①平衡气压;②液封,防止空气中的水冷凝成冰堵塞冷凝管。
(5)H2S有毒,该实验操作须在通风橱中进行,故A正确;气体不能骤冷,装置D的主要作用是预冷却H2S,故B正确;加入的MgCl2固体,可使MgCl2溶液保持饱和,有利于平稳持续产生H2S,故C正确;该实验产生的尾气不可用硝酸吸收,硝酸的氧化性虽然可以把H2S氧化为S单质,但是硝酸产生的氮氧化物会污染空气,故D错误。
【对点演练】
1.(1)EDC
(2)防止CrCl3冷凝为固体后发生堵塞
(3)COCl2+4OH-C+2Cl-+2H2O
[解析] Ⅰ.制备无水CrCl3的过程为利用A装置产生N2,通入浓硫酸中进行干燥,继续通入F中,在热水浴的作用下将气态CCl4带出,进入E中制备CrCl3,反应在高温下进行,CrCl3以气态生成,在D中进行冷凝收集,再通入浓硫酸,防止右边的水蒸气进入D中,最后用B装置吸收产生的COCl2气体。
(1)实验装置合理的连接顺序为A→C→F→E→D→C→B。
(2)CrCl3易升华,故装置D中粗导管的作用:防止CrCl3冷凝为固体后发生堵塞。
(3)尾气处理时用NaOH溶液吸收COCl2,发生反应的离子方程式:COCl2+4OH-C+2Cl-+2H2O。
2.(1)cdabghcdef 球形冷凝管
(2)检查装置气密性
(3)①③② 管式炉中没有固体剩余
(4)冷凝三氯硅烷 没有氢气处理装置
[解析] 氯化氢气体通入C装置浓硫酸干燥后,在管式炉中和硅在高温下反应,生成三氯甲硅烷和氢气,由于三氯甲硅烷沸点为31.8 ℃,熔点为-126.5 ℃,在球形冷凝管中可冷却成液态,在装置E中收集起来,三氯硅烷易水解,则E装置后需要再次使用C装置浓硫酸干燥防止后面装置中水进入E,尾气通过D装置排出同时D可处理多余的氯化氢气体防止污染。
(1)由分析可知,上述装置依次连接的合理顺序为(通HCl气体) →cdabghcdef;仪器B的名称为球形冷凝管。
(2)制备SiHCl3时,由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体,所以组装好装置后,要先检查装置气密性。
(3)装入药品后,首先①通入HCl,排净装置中空气,然后③通冷凝水,使得B装置处于较低温度,再②加热管式炉,进行反应,故先后顺序为①③②;判断制备反应结束的实验现象是当管式炉中没有固体剩余,即硅粉完全反应,此时反应结束。
(4)三氯硅烷为无色液体,沸点为31.8 ℃,故装置E中冰水浴的作用为冷凝三氯硅烷;尾气中含有氢气,故本实验装置的缺陷为没有处理氢气的装置。
难点2 实验现象描述、实验条件控制及原因表述
【真题示例】
例1 (1)圆底烧瓶 球形冷凝管
(2)作溶剂,溶解单质硫
(3)防止双氧水氧化乙醇,影响实验测定结果
(4)实验需要加热至100 ℃(水的沸点) 取适量混合液先加入盐酸酸化,无明显实验现象,再加入氯化钡溶液产生白色沉淀,说明含有S
(5)加入最后半滴盐酸,溶液颜色由黄色变为橙色,且半分钟内不变色
[解析] (1)根据仪器构造可知①是圆底烧瓶,②是球形冷凝管。(2)硫单质难溶于水,微溶于酒精,所以乙醇的作用是作为溶剂,溶解单质硫。(3)双氧水具有强氧化性,乙醇具有还原性,二者混合发生氧化还原反应,所以必须蒸馏除去乙醇。(4)由于实验需要加热至100 ℃,而室温下水的沸点就是100 ℃,所以不宜采用水浴加热;要检验溶液中的硫酸根离子,需要排除溶液中其他离子的干扰,所以实验操作是取适量溶液先加入盐酸酸化,无明显实验现象,再加入氯化钡溶液产生白色沉淀,说明溶液中含有S。(5)甲基橙作指示剂,盐酸滴定氢氧化钾溶液,则滴定终点的现象为加入最后半滴盐酸,溶液颜色由黄色变为橙色,且半分钟内不变色。
例2 (1)①Cu2O 还原 ②Cu(OH)2CuO+H2O
(2)①除去过量的锌粉 ②b ③Ⅲ 颗粒太小,光线进入后被多次反射吸收,所以呈黑色
[解析] (1)①向2 mL 10% NaOH溶液中加入5滴5% CuSO4溶液制得新制氢氧化铜悬浊液,振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热,新制氢氧化铜悬浊液与葡萄糖中的醛基反应产生的砖红色沉淀为Cu2O,Cu被葡萄糖从+2价还原为+1价,葡萄糖表现出还原性。②操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,有黑色沉淀生成,该黑色沉淀为CuO,化学反应方程式为Cu(OH)2CuO+H2O。(2)①Zn粉将CuSO4还原为Cu,加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止,说明Zn粉剩余,则加入盐酸的作用是除去过量的锌粉。②先加Zn粉,后加盐酸,得到的固体为红棕色,则一定有Cu,20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4中n(Cu2+)=0.5 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol,Cu的最大物质的量为0.01 mol,质量为0.64 g,生成Cu2O的最大质量为0.72 g,实际固体质量为0.78 g。若只有Cu,则固体质量应等于0.64 g,a不符合题意;若是Cu包裹Zn,则0.64 g<固体质量<1.18 g,b符合题意;若是CuO,则不可能为红棕色且与酸反应,c不符合题意;若是Cu和Cu2O,固体质量应介于0.64 g~0.72 g之间,d不符合题意。③实验1得到的溶液呈无色,说明一定无CuO,那么X的组成只能是Cu,选Ⅲ;从物质形态角度分析,X为黑色的原因是金属Cu固体呈粉末状时,光线进入后被多次反射吸收,所以呈黑色。
【对点演练】
1.(1)双颈烧瓶
(2)+OH-+H2O
(3)降低苯胺在水中的溶解度,增大水层密度有利于苯胺分层析出 干燥产品
(4)A
(5)将分液漏斗下口向上倾斜,打开活塞排出气体
(6)不断分离出反应过程中生成的水,促进反应正向进行,提高生成物的产率
(7)C
[解析] 由题意可知,步骤Ⅰ制备苯胺的过程为硝基苯与锡、盐酸共热发生还原反应生成,与氢氧化钠溶液反应生成苯胺;步骤Ⅱ提纯苯胺的过程为通过水蒸气蒸馏,蒸出苯胺和水蒸气,将馏出液分液得到粗苯胺,向水层加入氯化钠至饱和,降低苯胺在水中的溶解度,再用乙醚萃取苯胺,合并粗苯胺和乙醚萃取液,用无水硫酸钠固体干燥,将干燥后的混合液小心倾入干燥的蒸馏烧瓶中蒸馏,分别收集得到乙醚和苯胺产品;步骤Ⅲ制取乙酰苯胺的过程为新制的苯胺、过量冰醋酸在加热条件下发生取代反应生成乙酰苯胺,将在冰水中析出的固体经减压过滤、洗涤得到粗乙酰苯胺。(2)由分析可知,加入氢氧化钠溶液的目的是将溶液中的转化为苯胺,反应的离子方程式为+OH-+H2O。(3)步骤Ⅱ中加入氯化钠至饱和的目的是降低苯胺在水中的溶解度,增大水层密度有利于苯胺分层析出;无水硫酸钠能与水反应生成十水硫酸钠,所以实验时无水硫酸钠固体的作用是作干燥剂,干燥产品。(4)水蒸气蒸馏时,馏出物气温小于100 ℃,选用直形冷凝管冷凝效果较好。(5)乙醚具有挥发性,挥发出的乙醚会使分液漏斗内的气压增大,为防止压力过大活塞脱落,振荡时应打开活塞排出气体,则向水层中加入乙醚萃取的操作为向分液漏斗中小心加入乙醚,振荡,将分液漏斗下口向上倾斜,打开活塞排出气体,静置,分液。(6)由题意可知,新制的苯胺与过量乙酸发生取代反应生成乙酰苯胺和水的反应是可逆反应,步骤Ⅲ中控制分流装置柱顶温度在100~105 ℃的目的是不断分出反应过程中生成的水,促进反应正向进行,提高生成物的产率。(7)采用水蒸气蒸馏的优点是蒸馏温度不高于100 ℃,能够有效降低苯胺的蒸馏温度,避免高温对苯胺可能造成的热分解等不利影响,从而实现温和高效的分离,故A正确;减压过滤可以通过减小压力差来加快过滤速率,且过滤过程中减少了液体的残留使滤出的固体更容易干燥,故B正确;乙醚具有挥发性,挥发出的乙醚遇明火易发生燃烧爆炸,所以步骤Ⅱ滤液的蒸馏操作不能用酒精灯直接加热,故C错误。
2.(1)检查装置的气密性
(2)作溶剂,使β-萘酚和NaOH充分混合反应
(3)NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O 产生氮气,排尽装置内的空气,避免氧化β-萘酚
(4)球形冷凝管 加快冷凝管中冷凝水的流速
(5)乙醇 固体颗粒不再变大(或液体变澄清)
(6)重结晶 80%
[解析] 由实验装置图可知,装置A中为亚硝酸钠饱和溶液与氯化铵饱和溶液反应生成氮气,排尽装置内的空气,避免氧化β-萘酚;装置B中盛有的浓硫酸用于干燥氮气,三颈烧瓶中β-萘酚、氢氧化钠和溴乙烷共热反应制备β-萘乙醚,反应制得的有机物经蒸馏、洗涤、干燥得到粗β-萘乙醚,经重结晶提纯得到β-萘乙醚。
(1)实验前,先进行的操作是检查装置的气密性。
(2)β-萘酚易溶于有机溶剂,则无水乙醇的作用是作溶剂,使β-萘酚和NaOH充分混合反应。
(3)装置A中发生反应的化学方程式:NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O;设计该装置的目的是产生氮气,排尽装置内的空气,避免氧化β-萘酚。
(4)仪器D的名称为球形冷凝管;通过仪器E向三颈烧瓶中滴加足量的溴乙烷反应,实验过程中为了减少溴乙烷的挥发损耗,除了缓慢滴加、降低加热温度等措施外,还可以加快冷凝管中冷凝水的流速。
(5)反应结束后,先通过蒸馏分离出乙醇;用无水CaCl2处理已完成的现象是固体颗粒不再变大(或液体变澄清)。
(6)粗产品为固体,固体提纯的方法为重结晶,β-萘乙醚易溶于有机溶剂,采用重结晶的方法提纯较为合适;根据化学方程式:+NaOH+H2O、+CH3CH2Br+NaBr,可知5 g β-萘酚的物质的量为= mol,理论上生成 mol β-萘乙醚,则β-萘乙醚的质量为 mol×172 g·mol-1≈5.97 g,而实验制得4.78 g β-萘乙醚,则本实验产率约为×100%≈80%。
难点3 实验数据的分析与处理
【真题示例】
例1 (1)cabd
(2)-27.5(或) 偏高
[解析] 按照反应CoCl2·6H2O+2NaSac·2H2O[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O+(6-x)H2O+2NaCl制备糖精钴,然后在冰水浴中结晶,再按照“冷的1% NaSac溶液、冷水、丙酮”顺序进行洗涤,得到糖精钴晶体,最后将糖精钴晶体溶解后用EDTA标准溶液滴定测定结晶水的含量。
(1)使用滴定管前首先要检漏,确定不漏液之后用蒸馏水清洗(c),再用待装的标准溶液进行润洗(a),待润洗完成后装入标准溶液至“0”刻度以上2~3 mL处(b),放液赶出气泡后调节液面至“0”刻度或“0”刻度下,准确记录标准溶液体积的初始读数(d),故答案为cabd。
(2)滴定消耗的n(EDTA)= mol,EDTA与Co2+形成1∶1配合物,则样品溶解后的n(Co2+)= mol,即样品中的n{[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O}= mol,而M{[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O}=(495+18x) g·mol-1,所以 mol×(495+18x) g·mol-1=m g,解得x=-=-27.5(或=);若滴定前滴定管尖嘴处无气泡,滴定后有气泡,测得消耗EDTA溶液体积偏小,即V偏小,根据x=-27.5,则x偏高。
例2 (1)1∶1∶2
(2)冷凝回流 直形冷凝管 B
(3)2、3 mg·g-1 C
(4)醇解反应生成羧酸,即可作为缩聚反应的催化剂
[解析] (1)由聚酯结构及实验过程提到“两种酸酐分别与丙-1,2-二醇发生醇解反应,生成 和 ”,可知理论上投料比n(顺丁烯二酸酐)∶n(邻苯二甲酸酐)∶n(丙-1,2-二醇)=1∶1∶2。
(2)装置B为空气冷凝管,作用是冷凝回流,提高原料利用率;仪器C的名称是直形冷凝管;反应过程中生成H2O,要保证反应正向进行且提高反应进行的限度,则温度不能高于丙-1,2-二醇的沸点,但要高于水的沸点,因此100~105 ℃更合理。
(3)5组实验中标准溶液用量分别为24.98 mL、24.80 mL、24.10 mL、25.00 mL、25.02 mL;第2、3组数据偏差较大,应舍去;消耗KOH-乙醇标准溶液的平均体积为 mL=25.00 mL,消耗KOH的物质的量n=c×V=25.00×10-3×c mol,则a g样品可消耗KOH的物质的量为25.00×10-3×c× mol=0.250 0c mol,该样品的酸值为= mg·g-1;酸值高于聚合度要求,应继续反应,可采取的方法为排出反应体系内的小分子,促进缩聚,因此选C,利用N2将水蒸气带走。
(4)醇解反应生成羧酸,显酸性,即可作为缩聚反应的催化剂。
【对点演练】
1.(1)三颈烧瓶 饱和食盐水 处理尾气中的氯气,防止空气中的水蒸气进入E中
(2)B2O3+3Cl2+3C2BCl3+3CO 冷凝管中不再有液体流下
(3)将装置内的残留气体全部排出,防止污染空气 缺少CO处理装置
(4)加入最后半滴标准液,溶液由无色变为红色,且半分钟不变色 % 偏小
[解析] A为制备氯气的装置,该方法制备的氯气中有HCl和水蒸气等杂质,需要依次通过饱和食盐水和浓硫酸除去,D为反应装置,F为尾气处理装置且可防止空气中的水蒸气进入E中;整个过程中需要注意三氯化硼熔点为-107 ℃,沸点为12.5 ℃,易水解。
(1)甲指向的是三颈烧瓶,用高锰酸钾和浓盐酸制备的氯气中有HCl和水蒸气,需要先通过饱和食盐水除去HCl气体,则X为饱和食盐水;氯气有毒,F处的碱石灰能处理尾气中的氯气,且三氯化硼易水解,碱石灰能防止空气中的水蒸气进入E中。
(2)D中产物除了三氯化硼外还有二元极性化合物CO,则反应的化学方程式为B2O3+3Cl2+3C2BCl3+3CO,目标产物经冷凝后呈液态,则反应结束的实验现象是冷凝管中不再有液体流下。
(3)氯气和CO有毒,反应结束后通入N2将装置内的残留气体全部排出,防止污染空气;因为D中生成物有CO,而CO有毒,该装置的缺陷为缺少CO处理装置。
(4)达到滴定终点时过量的SCN-与指示剂电离出的Fe3+生成红色物质,则终点现象为加入最后半滴标准液,溶液由无色变为红色,且半分钟不变色;根据B元素守恒有B2O3~2BCl3,则理论上生成的BCl3的质量为=m,滴定溶液中过量的硝酸银物质的量为10-3c2V2 mol,则10.00 mL溶液中氯离子的物质的量为10-3(c1V1-c2V2) mol,则产品的产率为×100%=%;Ksp(AgSCN)2.(1)HNO3
(2)b
(3)增大气体与溶液的接触面积,使气体被充分吸收 防止倒吸
(4)%
(5)不变 在酸性条件下,硫离子被硝酸氧化成单质或硫酸根离子,不影响Hg2+的消耗
[解析] 空气通过多孔球泡进入装有硝酸银溶液的A装置,多孔球泡能增大空气与溶液的接触面积,起到净化空气、除去空气中可能含有的氯离子等杂质的作用;净化后的空气经单向阀进入石英蒸馏管B中,使水泥样品中的氯离子在磷酸存在下转化为氯化氢气体被蒸馏出来;蒸馏出的氯化氢气体进入装置C,被装置C下方D中的稀硝酸吸收,形成含氯离子的溶液;向吸收了氯化氢的稀硝酸溶液中加入含汞离子的溶液,汞离子与氯离子发生反应,当氯离子完全反应后,继续滴加汞离子溶液,过量的汞离子可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质,以此作为滴定终点的判断依据,通过消耗汞盐溶液的量来计算水泥中氯离子的含量。
(1)硝酸汞是强酸弱碱盐,Hg2+会发生水解,为抑制其水解,在配制溶液时,应将固体溶于HNO3中,再加水稀释到相应浓度。
(2)球形冷凝管的冷凝效果较好,能使蒸气充分冷凝回流,为达到最佳的冷凝效果,装置图C虚框中未画出的仪器最好选择球形冷凝管。
(3)装置A中多孔球泡可以增大气体与溶液的接触面积,使气体被充分吸收;单向阀的作用是防止倒吸,避免吸收液倒吸入蒸馏装置中。
(4)根据滴定原理Hg2++2Cl-HgCl2↓,n(Cl-)=2n(Hg2+)=2×0.001 mol·L-1×(V1-V0)×10-3 L=2(V1-V0)×10-6 mol,m(Cl-)=71(V1-V0)×10-6 g,水泥试样中氯离子的质量分数w(Cl-)=×100%=%。
(5)若水泥样品中含有Na2S,在酸性条件下,硫离子被硝酸氧化成单质硫或硫酸根离子,不影响Hg2+的消耗,测定结果不变。
思维模型构建——化学综合实验
【思维模型构建】
(1)圆底烧瓶 I2+H2SS+2HI
(2)c
(3)I2+I-
(4)NaOH
(5)先停止加热,再通一段时间的N2后关闭K2
(6)%
(7)密封的棕色细口瓶中,并放在避光低温处
[解析] I2的氧化性比S强,A中发生I2+H2SS+2HI,过滤除去S,得到含H2S的HI滤液;将滤液转移到B中,先通氮气、加热保持微沸除去H2S,升高温度,收集沸点为125~127 ℃间的馏分,得到117 mL密度为1.7 g·mL-1,质量分数为57%的HI溶液。(1)仪器A的名称为圆底烧瓶;I2的氧化性比S强,通入H2S发生反应的化学方程式为I2+H2SS+2HI。(2)I2在水中的溶解度较小,生成的S可能包裹在其表面,阻止反应的继续进行,故步骤ⅰ中快速搅拌的目的是防止固体产物包覆碘,选c。(3)I2和I-会发生反应:I2+I-,步骤ⅰ中随着反应的进行,生成的HI电离出的I-与I2反应促进I2的溶解。(4)步骤ⅱ中的尾气为H2S,有毒,是酸性气体,常用NaOH溶液吸收。(5)停止加热后,持续通入N2,能确保蒸馏装置内的HI全部进入C中,且可维持无氧环境,防止产物HI被氧化,待装置冷却后再停止通入N2。(6)127 g I2的物质的量为0.5 mol,n理论(HI)=2×0.5 mol=1 mol,m理论(HI)=1 mol×128 g·mol-1=128 g,m实际(HI)=117 mL×1.7 g·mL-1×57%,故HI的产率= ×100%=%。(7)氢碘酸见光易分解,易被空气氧化,应保存在密封的棕色细口瓶中,并放在避光低温处。
【核心素养提升】
1.(1)绿色环保 减少副产物的生成
(2)50
(3)除去未反应完的
(4)H++OH-H2O
+H+
(5)③ ① ④ 氧气
[解析] 0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮在有空气存在、光照条件下反应,反应基本结束后,蒸去溶剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层,然后用稀盐酸调节水层pH=1后,再用乙酸乙酯萃取,用饱和食盐水洗涤有机层,无水Na2SO4干燥,过滤,蒸去溶剂,得目标产物。(1)KMnO4作氧化剂时可将氧化为对苯二甲酸,即有副反应发生,该制备反应在有空气存在、光照条件下发生时,以空气中氧气为氧化剂,既绿色环保,又没有对苯二甲酸生成,所以反应的优点为绿色环保,减少副产物的生成。(2)起始0 h时只有,5 h时只有,2 h时a∶a'=2∶1,则2 h时反应液中既有又有,且两者物质的量之比为1∶1,即对甲基苯甲醛转化率约为50%。(3)蒸去溶剂丙酮后,加入过量稀NaOH溶液将对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠进入水层,则充分反应后,用乙酸乙酯洗涤的目的是除去未反应完的。(4)步骤Ⅱ加入过量稀NaOH溶液将对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠,步骤Ⅲ中加稀盐酸调节水层pH=1,反应的离子方程式为H++OH-H2O、+H+。
(5)丙酮易挥发,为保证18O2气氛,通18O2前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的16O2,即反应液中有16O2,冷冻可排走一部分溶解的16O2,然后打开阀门抽气,一段时间后,再关闭阀门,待反应液恢复室温后,再冷冻反应液,即“循环冷冻脱气法”,所以操作顺序为①→②→③→①→④,重复后四步操作数次;根据同位素示踪法的条件和结果可知,使用18O2时,产物的相对分子质量比不使用时产物的相对分子质量大2,说明目标产物中羧基O来源于醛基和氧气。
2.(1)三颈烧瓶 冷凝回流冰醋酸
(2)温度过低反应速率太慢,温度过高冰醋酸挥发太快
(3)防止滤液冷却结晶,减少产品损失
(4)抑制醋酸铜水解,提高产品纯度和产率
(5)由蓝色变为无色,且半分钟内不变色
(6)2Cu2++4I-I2+2CuI↓
(7)或或
[解析] 实验Ⅰ.制备醋酸铜的原理是用碱式碳酸铜
(xCu(OH)2·yCuCO3)与醋酸反应,反应过程中需要控制温度在65 ℃左右,温度过高则醋酸挥发快,温度过低则反应速率慢;反应至基本无气泡逸出,趁热迅速减压抽滤,将滤液倒入蒸发皿中,加热蒸发,补加1 g冰醋酸的目的是防止铜离子水解,再搅拌、冷却、结晶、抽滤,得到蓝绿色醋酸铜晶体;再向剩余母液中补加1 g冰醋酸,继续蒸发母液,又可得部分蓝绿色醋酸铜晶体。
实验Ⅱ.间接碘量法测定碱式碳酸铜xCu(OH)2·yCuCO3中x与y的比,大致过程是准确称取样品于烧杯中,加入稀硫酸使固体完全溶解,取四分之一的溶液加入过量碘化钾溶液,生成碘单质;淀粉作指示剂,用硫代硫酸钠溶液滴定,根据硫代硫酸钠的量与碱式碳酸铜的量的关系计算x与y的比值;
(1)装置a的名称是三颈烧瓶,装置c的作用是冷凝回流冰醋酸,提高原料的利用率。
(2)步骤2中,温度需要控制在65 ℃左右的原因是温度过低,反应速率太慢,温度过高,醋酸挥发太快。
(3)步骤3中,趁热减压抽滤的目的是防止滤液冷却结晶,减少产品损失。
(4)步骤3中,加热蒸发时补加冰醋酸的原因是抑制醋酸铜水解,提高产品纯度和产率。
(5)滴定至终点时,碘单质消耗完毕,溶液蓝色消失,可知滴定至终点时,溶液的颜色变化为溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不变色。
(6)加入碘化钾后,Cu2+氧化I-生成CuI和I2,离子方程式为2Cu2++4I-I2+2CuI↓。
(7)根据题意有关系式: xCu(OH)2·yCuCO3~(x+y)Cu2+~×(x+y)I2~(x+y)Na2S2O3n[xCu(OH)2·yCuCO3]=×= mol,n(Na2S2O3)=cV×10-3 mol,解得=或或。思维进阶突破(四) 化学综合实验
难点1 实验装置的作用 、选择与连接
例1 [2025·陕青宁晋卷节选] 某实验室制备糖精钴[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O,并测定其结晶水含量。
已知:Sac-表示糖精根离子,其摩尔质量为182 g·mol-1,糖精钴的溶解度在热水中较大,在冷水中较小;丙酮沸点为56 ℃,与水互溶。
CoCl2·6H2O+2NaSac·2H2O[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O+(6-x)H2O+2NaCl
(一)制备
Ⅰ .称取1.0 g CoCl2·6H2O,加入18 mL蒸馏水,搅拌溶解,得溶液1。
Ⅱ .称取2.6 g(稍过量)糖精钠(NaSac·2H2O),加入10 mL蒸馏水,加热搅拌,得溶液2。
Ⅲ.将溶液2加入到接近沸腾的溶液1中,反应3分钟后停止加热,静置,冷却结晶。
Ⅳ.过滤,依次用三种不同试剂洗涤晶体,晾干得产品。
回答下列问题:
(1) Ⅰ 和 Ⅱ 中除烧杯外,还需用到的玻璃仪器有 、 。(写出两种)
(2) Ⅲ 中静置过程有少量晶体出现时,可将烧杯置于 中,以使大量晶体析出。
(3) Ⅳ 中用①丙酮、②冷水、③冷的1% NaSac溶液洗涤晶体,正确顺序为 。
A.①③② B.③②① C.②①③
(4) Ⅳ 中为了确认氯离子已经洗净,取水洗时的最后一次滤液于试管中, (将实验操作、现象和结论补充完整)。
(5)与本实验安全注意事项有关的图标有 。
A B C D
例2 [2024·浙江1月选考节选] H2S可用于合成光电材料。某兴趣小组用CaS与MgCl2反应制备液态H2S,实验装置如图,反应方程式为CaS+MgCl2+2H2OCaCl2+Mg(OH)2+H2S↑。
已知:①H2S的沸点是61 ℃,有毒;
②装置A内产生的H2S气体中含有酸性气体杂质。
请回答:
(1)仪器X的名称是 。
(2)完善虚框内的装置排序:A→B→( )→( )→( )→F→G。
(3)下列干燥剂,可用于装置C中的是 。
A.氢氧化钾 B.五氧化二磷
C.氯化钙 D.碱石灰
(4)装置G中汞的两个作用:①平衡气压;② 。
(5)下列说法正确的是 。
A.该实验操作须在通风橱中进行
B.装置D的主要作用是预冷却H2S
C.加入的MgCl2固体,可使MgCl2溶液保持饱和,有利于平稳持续产生H2S
D.该实验产生的尾气可用硝酸吸收
一、实验仪器的作用、选择与连接顺序
1.化学实验中仪器或装置的作用
① ②
③ ④
⑤
①中A的作用:冷凝蒸气;B、C的作用:冷凝回流,提高原料利用率。
②中a、b的作用:平衡压强,使液体能顺利滴下;定量实验中减小液体体积对气体体积测量的干扰。
③的作用:安全瓶,防止装置内压强过大。
④的作用:使容器内压强降低,加快过滤的速率,以达到固液快速分离的目的。
⑤的作用:吸收易溶气体时,防止倒吸。
2.仪器的选择
依据实验原理(化学方程式)中反应物及制备物质的状态、用量来选择合适的容器。例如:
①固体与固体混合物加热,多采用大试管盛放。
②液体与液体加热多采用烧瓶盛放。
③固体与液体反应可采用大试管或烧瓶。
④反应需要加热的应根据温度的高低选择酒精灯(500 ℃左右)、水浴(小于100 ℃)、酒精喷灯(高温)等条件。
⑤反应物挥发或有副产物生成的需要选择除杂装置,如洗气瓶(除气体杂质)、过滤、蒸发结晶、分液、分馏装置等。
⑥根据制备物质的量选择合适规格的仪器。
3.仪器的连接
实验仪器大多按物质制备→纯化→性质探究或验证→环保处理的顺序装配。
①若制备物质为液态时,装置一般按制备(蒸馏烧瓶)→蒸馏(温度计控温)→冷凝(冷凝管)→接收(牛角管、锥形瓶)顺序连接。
②若制备物质为气态时,一般按如下思路思考并选择装置连接:
二、常见实验装置的选择
1.无机物(气体)的制备实验装置的选择
分析 制备 流程
发生 装置
净化 装置
收集 装置
尾气 处理 装置
2.有机物的制备实验装置的选择
分析制 备流程
熟悉常 见仪器 及典型 装置
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
1.[2025·湖北襄阳五中三模] 三氯三(四氢呋喃)合铬(Ⅲ)化学式为CrCl3(THF)3可催化烯烃加聚,制备的方法如下。
已知:①CrCl3易潮解,易升华,高温下易被氧气氧化。
②COCl2气体有毒,遇水发生水解产生两种酸性气体。
Ⅰ .制备无水CrCl3:
某化学小组用CCl4(沸点76.8 ℃)和1.52 g Cr2O3在高温下制备无水CrCl3,同时生成COCl2气体,实验装置如图所示:
(1)装置A用于制备N2,实验装置合理的连接顺序为A→C→F→ →B(填装置字母标号,可重复使用)。
(2)装置D中粗导管的作用是 。
(3)尾气处理时发生反应的离子方程式: 。
2.[2025·江西师大附中三模] 三氯硅烷是一种无机化合物,化学式为SiHCl3,无色液体,沸点为31.8 ℃,熔点为-126.5 ℃,溶于苯、乙醚、庚烷等多数有机溶剂,易水解,主要用于制造硅酮化合物。实验室根据反应Si+3HClH2+
SiHCl3,利用如图所示装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题:
(1)上述装置依次连接的合理顺序为(通HCl气体) → (按气流方向,用小写字母表示,仪器可重复使用);仪器B的名称为 。
(2)组装好仪器后进行的操作为 。
(3)装入药品后①通入HCl,②加热管式炉,③通冷凝水,先后顺序为 (填标号),判断制备反应结束的实验现象是 。
(4)装置E中冰水浴的作用为 ,本实验装置的缺陷为 。
难点2 实验现象描述、实验条件控制及原因表述
例1 [2025·河南卷] 某研究小组设计了如下实验测定某药用硫黄中硫的含量,其中硫转化的总反应为S+2OH-+3H2O2S+4H2O。
主要实验步骤如下:
Ⅰ.如图所示,准确称取m g细粉状药用硫黄于①中,并准确加入V1 mL KOH乙醇溶液(过量),加入适量蒸馏水,搅拌,加热回流。待样品完全溶解后,蒸馏除去乙醇。
Ⅱ.室温下向①中加入适量蒸馏水,搅拌下缓慢滴加足量30% H2O2溶液,加热至100 ℃,保持20 min,冷却至室温。
Ⅲ.将①中溶液全部转移至锥形瓶中,加入2滴甲基橙指示剂,用c mol·L-1 HCl标准溶液滴定至终点,消耗HCl溶液体积为V2 mL。
Ⅳ.不加入硫黄,重复步骤 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 做空白实验,消耗HCl标准溶液体积为V3 mL。计算样品中硫的质量分数。
Ⅴ.平行测定三次,计算硫含量的平均值。
回答下列问题:
(1)仪器①的名称是 ;②的名称是 。
(2)步骤 Ⅰ 中,乙醇的作用是 。
(3)步骤 Ⅰ 中,样品完全溶解后,必须蒸馏除去乙醇的原因是 。
(4)步骤 Ⅱ 中不宜采用水浴加热的原因是 。步骤 Ⅱ 结束后,若要检验反应后溶液中的S,实验操作是 。
(5)步骤 Ⅲ 中,判断滴定达到终点的现象为 。
例2 [2025·湖北卷] 某小组在探究Cu2+的还原产物组成及其形态过程中,观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述,回答下列问题:
(1)向2 mL 10% NaOH溶液加入5滴5% CuSO4溶液,振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热。
①反应产生的砖红色沉淀为 (写化学式),葡萄糖表现出 (填“氧化”或“还原”)性。
②操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,有黑色沉淀生成。用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因: 。
(2)向20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中加入Zn粉使蓝色完全褪去,再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体,洗涤并真空干燥。
①加入盐酸的目的是 。
②同学甲一次性加入1.18 g Zn粉,得到0.78 g红棕色固体,其组成是 (填标号)。
a.Cu b.Cu包裹Zn c.CuO d.Cu和Cu2O
③同学乙搅拌下分批加入1.18 g Zn粉,得到黑色粉末X。分析结果表明,X中不含Zn和Cu( Ⅰ )。关于X的组成提出了三种可能性: Ⅰ .CuO; Ⅱ .CuO和Cu;Ⅲ.Cu,开展了下面
2个探究实验:
由实验结果可知,X的组成是 (填“ Ⅰ ”“ Ⅱ ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析,X为黑色的原因是 。
1.实验条件的控制
实验条件控制 目的
实验前 排空气 涉及可燃气体(H2、CO)的性质验证 防止燃爆危险
涉及与空气中O2、CO2等作用的物质 防止反应物与空气中的O2、CO2等反应
加入 试剂 或通入 气体 加过量试剂 使反应完全或提高另一反应物的转化率
加氧化剂(如H2O2) 氧化还原性物质,生成目标产物或除去还原性粒子
实验前通N2或惰性气体 除去装置中空气,阻止可燃气体与空气混合爆炸;防止反应体系物质氧化或水解
实验中通N2或惰性气体 稀释气体,控制易爆炸气体的浓度
实验后通N2或惰性气体 把反应生成的气体充分压入指定的吸收装置中
控制 温度 加热 加快化学反应速率或使化学平衡向某方向移动
降温 防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动
控制温度在一定范围 若温度过低,则反应速率(或溶解速率)较慢;若温度过高,则某物质(如H2O2、NH3·H2O、草酸、浓硝酸、铵盐等)会分解或挥发
水浴加热 受热均匀,温度可控,且温度不超过100 ℃
冰水浴冷却 防止某物质分解或挥发;使某物质液化或降低产物的溶解度
趁热过滤 保持过滤温度,防止温度降低后某物质析出
控制 压强 减压蒸发 降低蒸发温度,可以防止某物质分解(如浓缩双氧水需减压蒸发)
改变压强 封闭性装置中,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
控制 溶液 pH 控制pH在一定范围 抑制或促进水解,利于分离提纯
调为酸性 提高氧化性,促进氧化还原反应发生
调为碱性 除去油污,溶解SiO2、铝及氧化铝
2.实验操作或措施的原因表述
(1)沉淀水洗的目的:除去××杂质(可溶于水)。
(2)沉淀用乙醇洗涤的目的:①减少固体的溶解损失;②除去固体表面吸附的杂质;③乙醇挥发带走水分,使固体快速干燥。
(3)冷凝回流的作用及目的:防止××蒸气逸出而脱离反应体系,提高××物质的转化率。
(4)控制溶液pH的目的:防止××离子水解;防止××离子沉淀;确保××离子沉淀完全;防止××物质溶解等。
(5)“趁热过滤”后,有时先向滤液中加入少量水,加热至沸腾,再“冷却结晶”析出目标产物的原因:稀释溶液,防止降温过程中杂质析出,提高产品的纯度。
(6)加过量A试剂的原因:使B物质反应完全或提高B物质的转化率等。
(7)加入氧化性试剂的目的:使××(还原性)物质转化为××物质。
(8)温度不高于×× ℃的原因:温度过低反应速率较慢,温度过高××物质(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)分解或××物质(如浓硝酸、浓盐酸、氨水)挥发或××物质(如I-、Na2SO3等)被氧化或促进××物质(如FeCl3、AlCl3等)水解。
(9)减压蒸馏(减压蒸发)的原因:减小压强,使液体沸点降低,防止××物质(如FeCl3、H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)受热分解。
(10)蒸发、反应时的气体氛围:抑制××离子的水解(如蒸发AlCl3溶液得无水AlCl3时需在HCl气流中进行,加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl、SOCl2气流中进行等)。
(11)配制某溶液时事先煮沸水的原因:除去溶解在水中的氧气,防止某物质被氧化。
(12)反应容器中和大气相通的玻璃管的作用:指示容器中压强大小,避免反应容器中压强过大。
(13)加热的目的:加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成目标产物的方向)移动。
(14)用平衡移动原理解释某现象的原因:溶液中存在××平衡,该平衡是××(平衡反应的特点),××(条件改变)使平衡向××方向移动,产生××现象。
1.[2025·黑龙江哈尔滨二模] 苯胺在染料、医药、香料等领域有广泛的应用。乙酰苯胺是磺胺类药物的原料,可用于止痛、退热、防腐及合成染料的中间体。
已知:①
②苯胺与乙酸的反应速率较慢,且反应是可逆的。
③刺形分馏柱的作用相当于二次蒸馏,用于沸点差别不太大的混合物的分离。
④相关物质物理性质如表:
物质 沸点/℃ 溶解性及特性
硝基苯 210 难溶于水,易溶于乙醇、乙醚
苯胺 184 微溶于水,易溶于乙醇、乙醚
乙醚 118 易溶于水和有机溶剂、易挥发、极易燃
冰醋酸 34.5 易溶于水、乙醇、乙醚
乙酰苯胺 304 微溶于冷水
步骤Ⅰ: 制取苯胺
在图甲仪器A中,加入锡粒、硝基苯,边搅拌边分次加入过量浓盐酸,控制温度不超过90 ℃,加热回流30 min。充分反应后冷却至室温,加入NaOH溶液至呈碱性。
甲
(1)仪器A的名称为 。
(2)加入NaOH溶液的主要目的是析出苯胺,写出反应的离子方程式: 。
步骤Ⅱ: 提纯苯胺
将图甲装置改装为图乙装置,进行水蒸气蒸馏,直到馏出液变澄清为止;向馏出液中加入氯化钠至饱和,分离出粗苯胺,向水层中加入乙醚萃取,合并粗苯胺和乙醚萃取液,加入无水Na2SO4固体,静置1 h后过滤,将滤液进行蒸馏,先蒸出乙醚回收,再蒸出苯胺,收集馏分。
乙 水蒸气蒸馏装置
(3)步骤Ⅱ中加入氯化钠至饱和的目的是 ;无水Na2SO4固体的作用是 。
(4)步骤Ⅱ中蒸出苯胺时应选用下列哪种仪器 (填序号)。
A.直形冷凝管 B.球形冷凝管 C.空气冷凝管
(5)步骤Ⅱ中向水层中加入乙醚萃取的操作:向分液漏斗中小心加入乙醚,振荡, ,静置,分液。
步骤Ⅲ: 制取乙酰苯胺
向图丙反应器内加入新制的苯胺、过量冰醋酸以及少许锌粉(防止苯胺被氧化),保持分流装置柱顶温度在105 ℃左右加热回流1 h;在搅拌下趁热将反应物倒入200 mL冰水中,析出固体,冷却后进行减压过滤、洗涤,得到粗乙酰苯胺。
丙
(6)从化学平衡角度分析,步骤Ⅲ中控制分流装置柱顶温度在100~105 ℃的原因为 。
(7)下列有关本实验操作的说法不正确的是 (填字母)。
A.采用水蒸气蒸馏的优点是蒸馏温度不高于100 ℃
B.减压过滤的优点是过滤速率快,得到晶体较干燥
C.步骤Ⅱ滤液的蒸馏操作应该采用酒精灯直接加热
2.[2025·河北石家庄一中二模] 某实验小组设计制备β-萘乙醚的装置如图所示(部分夹持和加热装置已省略):
已知:①β-萘乙醚、β-萘酚都是白色晶体,易溶于有机溶剂;
②β-萘乙醚的制备过程如下:
+NaOH+H2O
β-萘酚
+CH3CH2Br+NaBr
β-萘乙醚
请回答下列问题:
(1)实验前,先进行的操作是 。
(2)向三颈烧瓶中加入5 g β-萘酚,30 mL无水乙醇,1.6 g研细的NaOH,无水乙醇的作用是 。
(3)装置A中发生反应的化学方程式: ;设计该装置的目的是 。
(4)仪器D的名称为 ;通过仪器E向三颈烧瓶中滴加足量的溴乙烷反应,实验过程中为了减少溴乙烷的挥发损耗,除了缓慢滴加、降低加热温度等措施外,还可以 (填操作措施)。
(5)反应结束后,先通过蒸馏分离出 ;再加入适量苯和水,摇动后冷却,分离出有机层,再将有机层用NaOH溶液洗涤,水洗,再经过无水CaCl2固体处理和蒸馏操作,最终冷却得粗产品。用无水CaCl2处理已完成的现象是 。
(6)粗产品经 (填方法名称)提纯后,获得4.78 g β-萘乙醚,本实验的产率为
(保留2位有效数字)。
难点3 实验数据的分析与处理
例1 [2025·陕青宁晋卷节选] 某实验室制备糖精钴[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O,并测定其结晶水含量。
已知:Sac-表示糖精根离子,其摩尔质量为182 g·mol-1,糖精钴的溶解度在热水中较大,在冷水中较小;丙酮沸点为56 ℃,与水互溶。
CoCl2·6H2O+2NaSac·2H2O[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O+(6-x)H2O+2NaCl
(一)制备
Ⅰ.称取1.0 g CoCl2·6H2O,加入18 mL蒸馏水,搅拌溶解,得溶液1。
Ⅱ.称取2.6 g(稍过量)糖精钠(NaSac·2H2O),加入10 mL蒸馏水,加热搅拌,得溶液2。
Ⅲ.将溶液2加入到接近沸腾的溶液1中,反应3分钟后停止加热,静置,冷却结晶。
Ⅳ.过滤,依次用三种不同试剂洗涤晶体,晾干得产品。
回答下列问题:
结晶水含量测定
EDTA和Co2+形成1∶1配合物。准确称取m g糖精钴产品于锥形瓶中,加蒸馏水,加热溶解,再加入缓冲溶液和指示剂,在50~60 ℃下,用c mol·L-1的EDTA标准溶液滴定。
(1)下列操作的正确顺序为 (用字母排序)。
a.用标准溶液润洗滴定管
b.加入标准溶液至“0”刻度以上2~3 mL处
c.检查滴定管是否漏水并清洗
d.赶出气泡,调节液面,准确记录读数
(2)滴定终点时消耗标准溶液V mL,则产品[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O中x的测定值为 (用含m、c、V的代数式表示);若滴定前滴定管尖嘴处无气泡,滴定后有气泡,会导致x的测定值 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
例2 [2025·山东卷] 如下不饱和聚酯可用于制备玻璃钢。
实验室制备该聚酯的相关信息和装置示意图如下(加热及夹持装置略):
原料 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃
顺丁烯二酸酐 52.6 202.2
邻苯二甲酸酐 130.8 295.0
丙-1,2-二醇 -60.0 187.6
实验过程:
①在装置A中加入上述三种原料,缓慢通入N2。搅拌下加热,两种酸酐分别与丙-1,2-二醇发生醇解反应,主要生成和。然后逐步升温至190~200 ℃,醇解产物发生缩聚反应生成聚酯。
②缩聚反应后期,每隔一段时间从装置A中取样并测量其酸值,直至酸值达到聚合度要求(酸值:中和1克样品所消耗KOH的毫克数)。
回答下列问题:
(1)理论上,原料物质的量投料比n(顺丁烯二酸酐)∶n(邻苯二甲酸酐)∶n(丙-1,2-二醇)为 。
(2)装置B的作用是 ;仪器C的名称是 ;反应过程中,应保持温度计2示数处于一定范围,合理的是 (填标号)。
A.55~60 ℃ B.100~105 ℃ C.190~195 ℃
(3)为测定酸值,取a g样品配制250.00 mL溶液,移取25.00 mL溶液,用c mol·L-1 KOH-乙醇标准溶液滴定至终点,重复实验,数据如下:
序号 1 2 3 4 5
滴定前读数/mL 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00
滴定后读数/mL 24.98 49.78 24.10 25.00 25.02
应舍弃的数据为 (填序号);测得该样品的酸值为 (用含a、c的代数式表示)。若测得酸值高于聚合度要求,可采取的措施为 (填标号)。
A.立即停止加热
B.排出装置D内的液体
C.增大N2的流速
(4)实验中未另加催化剂的原因是 。
1.定量实验数据的测定方法
2.定量实验中数据的采集和处理
(1)称量固体质量时,中学一般用托盘天平,数据可读到0.1 g,精确度要求高的实验中可以用电子天平,数据可读到0.001 g或0.000 1 g。
(2)测量液体体积时,一般实验中选用适当规格的量筒,可估读到0.1 mL,准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式滴定管或碱式滴定管),可估读到0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器,用于配制一定物质的量浓度的溶液,一般不用于量取液体的体积。
(3)气体除了量取外,还可以称量。称量气体的质量时一般有两种方法:一种方法是称量反应装置在放出气体前后的质量,计算减小值;另一种方法是称量吸收装置前后的质量,计算增大值。
(4)用pH试纸(测得整数值)或pH计直接测出溶液的pH,经过计算可以得到溶液中H+或OH-的物质的量浓度。
(5)为了数据的准确性,要进行平行实验,重复测定。如中和滴定实验中要平行做2~3次滴定,求算未知溶液的浓度,再求算浓度的平均值,但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃,因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的错误。
1.[2025·安徽阜阳临泉二中三模] 三氯化硼可用于有机反应催化剂、电子工业等。其熔点为-107 ℃,沸点为12.5 ℃,易水解。模拟工业以B2O3、木炭和氯气为原料制备三氯化硼的装置如图所示(夹持装置略)。
实验步骤:
(ⅰ)连接仪器,检验装置的气密性,盛装药品;打开K1,通一段时间N2;
(ⅱ)关闭K1,加入适量浓盐酸,接通冷凝装置,加热管式炉;
(ⅲ)待反应结束,停止加热,打开K1,再通一段时间N2。
回答下列问题:
(1)仪器甲的名称为 ,试剂X为 ,F处碱石灰的作用是 。
(2)装置D的产物中含有极性的二元化合物分子,则该反应的化学方程式为 ;判断该反应结束的实验现象是 。
(3)反应结束后通入N2的目的是 ;图示装置存在的缺陷是 。
(4)已知AgSCN是一种白色沉淀且Ksp(AgSCN)①m g B2O3与足量木炭、氯气反应,取产品的20%于水解瓶中完全水解,稀释至100.00 mL。
②取10.00 mL该溶液于锥形瓶中,加入V1 mL c1 mol·L-1 AgNO3溶液,加入适量硝基苯,用力摇动,将沉淀表面完全覆盖。
③以NH4Fe(SO4)2溶液为指示剂,用c2 mol·L-1 KSCN标准溶液滴定过量AgNO3溶液,消耗标准溶液V2 mL。
判断滴定终点的现象是 ;实验所得产品的产率是 ,若未加硝基苯,则测定结果将 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
2.[2025·河北衡水中学三模] 利用“磷酸蒸馏-汞盐滴定法”测定水泥中少量氯离子含量的装置如图所示。
滴定原理:Hg2++2Cl-HgCl2↓;Hg2+可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质。
实验步骤:
①加样:准确称m g试样,置于石英蒸馏管中,向其中加入适量H2O2溶液和磷酸,放入250~260 ℃蒸馏装置炉膛内。
②蒸馏:鼓入空气,蒸10~15 min。
③滴定:用乙醇冲洗冷凝管及其下端合并于吸收液中,调pH至3.5,加入二苯偶氮碳酰肼指示剂,用0.001 mol·L-1 Hg(NO3)2滴定至终点。记录消耗Hg(NO3)2的体积V1 mL。
④按上述步骤进行空白试验,记录所用Hg(NO3)2的体积V0 mL。
(1)配制硝酸汞溶液:准确称硝酸汞固体,溶于 (填化学式)中,再加水稀释到相应浓度。
(2)为达到最佳的冷凝效果,装置图C虚框中未画出的仪器最好选择 (填标号)。
(3)装置A中多孔球泡的作用为 ,图中单向阀的作用为 。
(4)水泥试样中氯离子的质量分数为 (用含m、V1、V0的代数式表示)。
(5)若水泥样品中含有少量Na2S,其他操作不变,测定结果会 (填“偏大”“偏小”或“不变”),原因是 。
思维模型构建——化学综合实验
1.[2025·黑吉辽内蒙古卷] 某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。
反应:
步骤:
Ⅰ .向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮,光照,连续监测反应进程。
Ⅱ .5 h时,监测结果显示反应基本结束,蒸去溶
剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层。
Ⅲ .用稀盐酸调节水层pH=1后,再用乙酸乙酯萃取。
Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层,无水Na2SO4干燥,过滤,蒸去溶剂,得目标产物。
回答下列问题:
(1)相比KMnO4作氧化剂,该制备反应的优点为 、 (答出2条即可)。
(2)根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰,谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如下图。已知峰面积比a∶b∶c∶d=1∶2∶2∶3,a∶a'=2∶1。反应2 h时,对甲基苯甲醛转化率约为 %。
(3)步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是 。
(4)步骤Ⅲ中反应的离子方程式为 、 。
(5)用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发,为保证18O2气氛,通18O2前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的16O2,操作顺序为①→②→ → → (填标号),重复后四步操作数次。
同位素示踪结果如下表所示,则目标产物中羧基O来源于醛基和 。
反应条件 质谱检测目标产物相对分子质量
太阳光,18O2,室温,CH3COCH3,5 h 138
太阳光,空气,室温,CH3C18OCH3,5 h 136
2.[2025·湖北八市二模] 醋酸铜可作色谱分析试剂和有机合成催化剂等,可以用碱式碳酸铜[xCu(OH)2·yCuCO3]为原料制备。
实验 Ⅰ .用碱式碳酸铜制备醋酸铜晶体
步骤1:称取4.4 g碱式碳酸铜于装置a中,加入50 mL水,搅拌得蓝绿色悬浊液。
步骤2:水浴加热a至65 ℃,然后向该装置b中加入2.4 g的冰醋酸,缓慢滴入到装置a中,此时逸出大量气泡。继续在65 ℃下混合搅拌5 min左右,至基本无气泡逸出即可。
步骤3:趁热迅速减压抽滤,将滤液倒入蒸发皿中,加热蒸发至溶液体积为原先,补加1 g冰醋酸,搅拌、冷却、结晶、抽滤,得到蓝绿色醋酸铜晶体;再向剩余母液中补加1 g冰醋酸,继续蒸发母液,又可得部分蓝绿色醋酸铜晶体。
(1)装置a的名称是 ,装置c的作用是 。
(2)步骤2中,温度需要控制在65 ℃左右的原因是 。
(3)步骤3中,趁热减压抽滤的目的是 。
(4)步骤3中,加热蒸发时补加冰醋酸的原因是 。
实验 Ⅱ .间接碘量法测定碱式碳酸铜xCu(OH)2·yCuCO3中x与y的比
已知:Cu2+能与I-反应生成CuI,CuI不溶于水。
步骤1:准确称取m g碱式碳酸铜样品于烧杯中,加入适量10%稀硫酸使固体完全溶解;将得到的溶液完全转移至100 mL容量瓶中,洗涤转移并定容至刻度线。
步骤2:用移液管移取25.00 mL配好的溶液至250 mL锥形瓶。
步骤3:加入5 mL pH为4.0的CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液,再加入过量碘化钾溶液,振荡摇匀;用已标定的c mol·L-1 Na2S2O3溶液滴至浅黄色,再加入3 mL 0.5%淀粉溶液,继续滴定至终点。(I2+2S22I-+S4)
步骤4:平行滴定3次,平均消耗Na2S2O3溶液V mL。
(5)滴定至终点时,溶液的颜色变化为 。
(6)加入碘化钾后Cu2+发生反应的离子方程式为 。
(7)x与y的比为 (用m、c、V表示)。 (共195张PPT)
思维进阶突破(四)
化学综合实验
01
难点1 实验装置的作用 、选择与连接
02
难点2 实验现象描述、实验条件控制及原因
表述
03
难点3 实验数据的分析与处理
04
思维模型构建——化学综合实验
真题示例
题中悟法
对点演练
真题示例
题中悟法
对点演练
真题示例
题中悟法
对点演练
思维模型构建
核心素养提升
难点1
实验装置的作用 、选择与连接
例1 [2025· 陕青宁晋卷节选] 某实验室制备糖精钴
，并测定其结晶水含量。
已知：表示糖精根离子，其摩尔质量为 ，糖精钴
的溶解度在热水中较大，在冷水中较小；丙酮沸点为 ，与水互溶。
(一)制备
Ⅰ .称取，加入 蒸馏水，搅拌溶解，得溶液1。
Ⅱ .称取(稍过量)糖精钠，加入 蒸馏水，加
热搅拌，得溶液2。
Ⅲ.将溶液2加入到接近沸腾的溶液1中，反应3分钟后停止加热，静置，
冷却结晶。
Ⅳ.过滤，依次用三种不同试剂洗涤晶体，晾干得产品。
回答下列问题：
[解析] 按照反应
制备糖精钴，然后在冰水浴中结晶，再按照“冷的 溶液、冷水、丙酮”顺序进行洗涤，得到糖精钴晶体，最后将糖精钴晶体溶解后用 标准溶液滴定测定结晶水的含量。
(1)Ⅰ 和 Ⅱ 中除烧杯外，还需用到的玻璃仪器有________、
_______________________________。(写出两种)
玻璃棒
量筒(或胶头滴管等，合理即可)
[解析] 步骤Ⅰ、Ⅱ中需要使用量筒或胶头滴管量取蒸馏水，并用玻璃
棒搅拌以加快固体溶解。
(2)Ⅲ 中静置过程有少量晶体出现时，可将烧杯置于________中，以
使大量晶体析出。
冰水浴
[解析] 因为糖精钴在冷水中溶解度较小，所以为了尽快让大量晶体
析出，应降低溶液温度，可将烧杯置于冰水浴中。
(3)Ⅳ 中用①丙酮、②冷水、③冷的 溶液洗涤晶体，正确
顺序为___。
A.①③② B.③②① C.②①③
[解析] 先用冷的 溶液洗涤，可降低糖精钴溶解度，减少晶
体损失，还能将晶体表面吸附的 转化为晶体析出，且不引入新
的杂质，再用冷水洗涤，可降低晶体溶解度并洗去溶液中存在的可
溶性离子，丙酮可以与水互溶且沸点比水的低，故最后用丙酮洗涤
以除去残留的水且能使晶体快速干燥，故答案为B。
√
(4)Ⅳ 中为了确认氯离子已经洗净，取水洗时的最后一次滤液于试管
中，_______________________________________________________
__________(将实验操作、现象和结论补充完整)。
加稀硝酸酸化，再滴加溶液，无白色沉淀生成，说明
已洗净
[解析] Ⅳ中为了确认氯离子已经洗净的步骤：取水洗时的最后一次
滤液于试管中，加稀硝酸酸化，再滴加 溶液，无白色沉淀生
成，说明 已洗净。
(5)与本实验安全注意事项有关的图标有______。
A. B. C. D.
[解析] 进行化学实验需要佩戴护目镜，以保护眼睛，同时化学实验
结束后，离开实验室前需用肥皂等清洗双手，该实验涉及加热操作，
因此需要防止热烫，要选择合适的工具进行操作，避免直接触碰，
故A、B、C符合题意；
该实验中未涉及锐器的操作，D不符合题意。
√
√
√
例2 [2024·浙江1月选考节选] 可用于合成光电材料。某兴趣小组
用与反应制备液态 ，实验装置如图，反应方程式为
。
已知：的沸点是 ，有毒；
②装置A内产生的 气体中含有酸
性气体杂质。
请回答：
[解析] A作为的发生装置，由于不能骤冷，所以D、 都是冷却
的装置，装置除去 气体中的酸性气体杂质，C装置干燥
，冷却并收集， 作为平衡气压和尾气处理装置，据此回答。
(1)仪器 的名称是__________。
圆底烧瓶
[解析] 仪器 的名称是圆底烧瓶。
(2)完善虚框内的装置排序：
( ) ( ) ( )
。
C
D
[解析] 制备气体的装置包括发生
装置、除杂装置、收集装置和尾
气处理装置，由于不能骤冷，要
逐步冷却，所以B连，连C，C连D，D连 。
(3)下列干燥剂，可用于装置C中的
是_____。
A.氢氧化钾 B.五氧化二磷
C.氯化钙 D.碱石灰
[解析] 是酸性气体，不可以用
碱性干燥剂，所以不可以用氢氧
化钾和碱石灰，故选B、C。
√
√
(4)装置 中汞的两个作用：
①平衡气压；②______。
液封
[解析] 装置 中汞的两个作用：
①平衡气压；②液封，防止空气
中的水冷凝成冰堵塞冷凝管。
(5)下列说法正确的是______。
A.该实验操作须在通风橱中进行
B.装置D的主要作用是预冷却
C.加入的固体，可使
溶液保持饱和，有利于平稳持续
产生
D.该实验产生的尾气可用硝酸吸收
√
√
√
[解析] 有毒，该实验操作须在
通风橱中进行，故A正确；
气体不能骤冷，装置D的主要作用
是预冷却，故B正确；
加入的 固体，可使 溶液
保持饱和，有利于平稳持续产生 ，故C正确；
该实验产生的尾气不可用硝酸吸收，硝酸的氧化性虽然可以把氧
化为 单质，但是硝酸产生的氮氧化物会污染空气，故D错误。
一、实验仪器的作用、选择与连接顺序
1.化学实验中仪器或装置的作用
①中A的作用：冷凝蒸气；B、C的作用：
冷凝回流，提高原料利用率。
②中、 的作用：平衡压强，使液体能
顺利滴下；定量实验中减小液体体积对
气体体积测量的干扰。
③的作用：安全瓶，防止装置内压强过大。
④的作用：使容器内压强降低，加快过滤的速率，以达到固液快速
分离的目的。
⑤的作用：吸收易溶气体时，防止倒吸。
2.仪器的选择
依据实验原理(化学方程式)中反应物及制备物质的状态、用量来选择
合适的容器。例如：
①固体与固体混合物加热，多采用大试管盛放。
②液体与液体加热多采用烧瓶盛放。
③固体与液体反应可采用大试管或烧瓶。
④反应需要加热的应根据温度的高低选择酒精灯左右、水浴
(小于)、酒精喷灯(高温)等条件。
⑤反应物挥发或有副产物生成的需要选择除杂装置，如洗气瓶
(除气体杂质)、过滤、蒸发结晶、分液、分馏装置等。
⑥根据制备物质的量选择合适规格的仪器。
3.仪器的连接
实验仪器大多按物质制备 纯化 性质探究或验证 环保处理的
顺序装配。
①若制备物质为液态时，装置一般按制备(蒸馏烧瓶) 蒸馏(温度计
控温) 冷凝(冷凝管) 接收(牛角管、锥形瓶)顺序连接。
②若制备物质为气态时，一般按如下思路思考并选择装置连接：
二、常见实验装置的选择
1.无机物(气体)的制备实验装置的选择
分析制备流程
发生装置
净化装置
续表
收集装置
尾气处理装置
续表
2.有机物的制备实验装置的选择
分析制 备流程
熟悉常 见仪器 及典型 装置
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
续表
1.[2025·湖北襄阳五中三模] 三氯三(四氢呋喃)合铬 化学式为
可催化烯烃加聚，制备的方法如下。
已知： 易潮解，易升华，高温下易被
氧气氧化。 气体有毒，遇水发生水解
产生两种酸性气体。
Ⅰ .制备无水
某化学小组用(沸点 )和
在高温下制备无水，同时生成
气体，实验装置如图所示：
[解析] Ⅰ．制备无水 的过程为
利用A装置产生 ，通入浓硫酸中
进行干燥，继续通入 中，在热水
浴的作用下将气态 带出，进入
中制备 ，反应在高温下进
行， 以气态生成，在D中进
行冷凝收集，再通入浓硫酸，防止右边的水蒸气进入D中，最后用B
装置吸收产生的 气体。
(1)装置A用于制备 ，实验装置
合理的连接顺序为
_____ (填装置字母标号，可重
复使用)。
[解析] 实验装置合理的连接顺序
为 。
(2)装置D中粗导管的作用是
______________________________。
防止冷凝为固体后发生堵塞
[解析] 易升华，故装置D中
粗导管的作用：防止 冷凝为
固体后发生堵塞。
(3)尾气处理时发生反应的离子方
程式：_______________________
____________。
[解析] 尾气处理时用 溶液吸
收 ，发生反应的离子方程
式： 。
2.[2025·江西师大附中三模] 三氯硅烷是一种无机化合物，化学式为
，无色液体，沸点为，熔点为 ，溶于苯、乙
醚、庚烷等多数有机溶剂，易水解，主要用于制造硅酮化合物。实
验室根据反应 ，利用如图所示装置制备
粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
[解析] 氯化氢气体通入C装置浓硫酸干燥后，在管式炉中和硅在高
温下反应，生成三氯甲硅烷和氢气，由于三氯甲硅烷沸点为 ，
熔点为，在球形冷凝管中可冷却成液态，在装置 中收集
起来，三氯硅烷易水解，则 装置后需要再次使用C装置浓硫酸干燥
防止后面装置中水进入 ，尾气通过D装置排出同时D可处理多余的
氯化氢气体防止污染。
(1)上述装置依次连接的合理顺序为(通气体) ___________
(按气流方向，用小写字母表示，仪器可重复使用)；仪器B的名称为
____________。
球形冷凝管
[解析] 由分析可知，上述装置依次连接的合理顺序为(通 气体)
；仪器B的名称为球形冷凝管。
(2)组装好仪器后进行的操作为________________。
检查装置气密性
[解析] 制备时，由于氯化氢、 和氢气都是气体，所以组
装好装置后，要先检查装置气密性。
(3)装入药品后①通入 ，②加热
管式炉，③通冷凝水，先后顺序
为________(填标号)，判断制备反
应结束的实验现象是______________________。
①③②
管式炉中没有固体剩余
[解析] 装入药品后，首先①通入 ，排净装置中空气，然后③通冷
凝水，使得B装置处于较低温度，再②加热管式炉，进行反应，故先
后顺序为①③②；判断制备反应结束的实验现象是当管式炉中没有
固体剩余，即硅粉完全反应，此时反应结束。
(4)装置 中冰水浴的作用为______________，本实验装置的缺陷为
__________________。
冷凝三氯硅烷
没有氢气处理装置
[解析] 三氯硅烷为无色液体，沸点为，故装置 中冰水浴的作
用为冷凝三氯硅烷；尾气中含有氢气，故本实验装置的缺陷为没有
处理氢气的装置。
难点2
实验现象描述、实验条件控制及原因表述
例1 [2025·河南卷] 某研究小组设计了如下实验测定某药用硫黄中硫
的含量，其中硫转化的总反应为
。
主要实验步骤如下：
Ⅰ.如图所示，准确称取 细粉状药用硫黄于①中，并
准确加入 乙醇溶液(过量)，加入适量蒸馏
水，搅拌，加热回流。待样品完全溶解后，蒸馏除去
乙醇。
Ⅱ.室温下向①中加入适量蒸馏水，搅拌下缓慢滴加足量 溶
液，加热至，保持 ，冷却至室温。
Ⅲ.将①中溶液全部转移至锥形瓶中，加入2滴甲基橙指示剂，
用标准溶液滴定至终点，消耗溶液体积为
。
Ⅳ.不加入硫黄，重复步骤 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 做空白实验，消耗
标准溶液体积为 。计算样品中硫的质量分数。
Ⅴ.平行测定三次，计算硫含量的平均值。回答下列问题：
(1)仪器①的名称是__________；②的名称是____________。
圆底烧瓶
球形冷凝管
[解析] 根据仪器构造可知①是圆底烧瓶，②是球形冷凝管。
(2)步骤 Ⅰ 中，乙醇的作用是____________________。
作溶剂，溶解单质硫
[解析] 硫单质难溶于水，微溶于酒精，所以乙醇的作用是
作为溶剂，溶解单质硫。
(3)步骤 Ⅰ 中，样品完全溶解后，必须蒸馏除去乙醇的原因是
______________________________________。
防止双氧水氧化乙醇，影响实验测定结果
[解析] 双氧水具有强氧化性，乙醇具有还原性，二者混合
发生氧化还原反应，所以必须蒸馏除去乙醇。
(4)步骤 Ⅱ 中不宜采用水浴加热的原因是
________________________________。步骤 Ⅱ 结束
后，若要检验反应后溶液中的 ，实验操作是____
______________________________________________
_______________________________________。
实验需要加热至(水的沸点)
取
适量混合液先加入盐酸酸化，无明显实验现象，再加
入氯化钡溶液产生白色沉淀，说明含有
[解析] 由于实验需要加热至 ，而室温下水的沸点
就是 ，所以不宜采用水浴加热；要检验溶液中的
硫酸根离子，需要排除溶液中其他离子的干扰，所以实
验操作是取适量溶液先加入盐酸酸化，无明显实验现象，
再加入氯化钡溶液产生白色沉淀，说明溶液中含有 。
(5)步骤 Ⅲ 中，判断滴定达到终点的现象为________
______________________________________________
_______。
加入最
后半滴盐酸，溶液颜色由黄色变为橙色，且半分钟内
不变色
[解析] 甲基橙作指示剂，盐酸滴定氢氧化钾溶液，则
滴定终点的现象为加入最后半滴盐酸，溶液颜色由黄色变为橙色，
且半分钟内不变色。
例2 [2025·湖北卷] 某小组在探究 的还原产物组成及其形态过程
中，观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述，回答下
列问题：
(1)向溶液加入5滴 溶液，振荡后加入
葡萄糖溶液，加热。
①反应产生的砖红色沉淀为______(写化学式)，葡萄糖表现出______
(填“氧化”或“还原”)性。
还原
[解析] 向溶液中加入5滴 溶液制得新制氢
氧化铜悬浊液，振荡后加入 葡萄糖溶液，加热，新制氢氧
化铜悬浊液与葡萄糖中的醛基反应产生的砖红色沉淀为， 被
葡萄糖从价还原为 价，葡萄糖表现出还原性。
②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成。用化学
反应方程式说明该沉淀产生的原因：_ ______________________。
[解析] 操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成，该
黑色沉淀为，化学反应方程式为 。
(2)向溶液中加入 粉使蓝色完全褪去，再
加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体，洗涤并真
空干燥。
①加入盐酸的目的是________________。
除去过量的锌粉
[解析] 粉将还原为 ,加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生
为止,说明 粉剩余，则加入盐酸的作用是除去过量的锌粉。
②同学甲一次性加入粉，得到 红棕色固体，其组成是
___(填标号)。
包裹 和
[解析] 先加粉，后加盐酸，得到的固体为红棕色，则一定有 ，
中
， 的最大物质的量为，质量为，生成
的最大质量为 ，实际固体质量为。
②同学甲一次性加入粉，得到 红棕色固体，其组成是
___(填标号)。
包裹 和
若只有，则固体质量应等于， 不符合题意；
若是包裹，则 固体质量， 符合题意；
若是，则不可能为红棕色且与酸反应，不符合题意；
若是和 ，固体质量应介于之间， 不符合题意。
③同学乙搅拌下分批加入粉，得到黑色粉末 。分析结果表
明，中不含和。关于的组成提出了三种可能性：
Ⅰ ；Ⅱ和；
Ⅲ. ，开展了下面2个
探究实验：
由实验结果可知， 的组成是____(填“ Ⅰ ”“ Ⅱ ”或“Ⅲ”)。
从物质形态角度分析， 为黑色的原因是
________________________________________________。
Ⅲ
颗粒太小，光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色
[解析] 实验1得到的溶液呈无色，说明一定无，那么 的组成只
能是，选Ⅲ；从物质形态角度分析，为黑色的原因是金属 固
体呈粉末状时，光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色。
1.实验条件的控制
实验条件控制 目的
实验 前排 空气 涉及可燃气体、 的性质验证 防止燃爆危险
涉及与空气中 、 等作用的物质 防止反应物与空气中的、 等反应
实验条件控制 目的
加入试剂或通 入气体 加过量试剂 使反应完全或提高另一反应物的转化率
加氧化剂(如 ) 氧化还原性物质，生成目标产物或除去
还原性粒子
实验前通 或惰性气体 除去装置中空气，阻止可燃气体与空气混合爆炸；防止反应体系物质氧化或水解
续表
实验条件控制 目的
加入试剂或通 入气体 实验中通 或惰性气体 稀释气体，控制易爆炸气体的浓度
实验后通 或惰性气体 把反应生成的气体充分压入指定的吸收
装置中
控制 温度 加热 加快化学反应速率或使化学平衡向某方
向移动
续表
实验条件控制 目的
控制 温度 降温 防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动
控制温度在一定范围 若温度过低，则反应速率(或溶解速率)较慢；若温度过高，则某物质(如、 、草酸、浓硝酸、铵盐等)会分解或挥发
水浴加热 受热均匀，温度可控，且温度不超过
续表
实验条件控制 目的
控制 温度 冰水浴冷却 防止某物质分解或挥发；使某物质液化或降低产物的溶解度
趁热过滤 保持过滤温度，防止温度降低后某物质析出
控制 压强 减压蒸发 降低蒸发温度，可以防止某物质分解(如浓缩双氧水需减压蒸发)
改变压强 封闭性装置中，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
续表
实验条件控制 目的
控制 溶液 控制 在一定范围 抑制或促进水解，利于分离提纯
调为酸性 提高氧化性，促进氧化还原反应发生
调为碱性 除去油污，溶解 、铝及氧化铝
续表
2.实验操作或措施的原因表述
(1)沉淀水洗的目的：除去 杂质(可溶于水)。
(2)沉淀用乙醇洗涤的目的：①减少固体的溶解损失；②除去固体表
面吸附的杂质；③乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥。
(3)冷凝回流的作用及目的：防止 蒸气逸出而脱离反应体系，提
高 物质的转化率。
(4)控制溶液的目的：防止 离子水解；防止 离子沉淀；确
保 离子沉淀完全；防止 物质溶解等。
(5)“趁热过滤”后，有时先向滤液中加入少量水，加热至沸腾，再“冷
却结晶”析出目标产物的原因：稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，
提高产品的纯度。
(6)加过量A试剂的原因：使B物质反应完全或提高B物质的转化率等。
(7)加入氧化性试剂的目的：使 (还原性)物质转化为 物质。
(8)温度不高于的原因：温度过低反应速率较慢，温度过高
物质(如、浓硝酸、等)分解或 物质(如浓硝酸、浓
盐酸、氨水)挥发或 物质(如、等)被氧化或促进 物
质(如、 等)水解。
(9)减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止
物质(如、、浓硝酸、 等)受热分解。
(10)蒸发、反应时的气体氛围：抑制 离子的水解(如蒸发 溶
液得无水时需在气流中进行，加热得 时
需在、 气流中进行等)。
(11)配制某溶液时事先煮沸水的原因：除去溶解在水中的氧气，防止
某物质被氧化。
(12)反应容器中和大气相通的玻璃管的作用：指示容器中压强大小，
避免反应容器中压强过大。
(13)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利
于生成目标产物的方向)移动。
(14)用平衡移动原理解释某现象的原因：溶液中存在 平衡，该平
衡是 (平衡反应的特点)， (条件改变)使平衡向 方向移动，
产生 现象。
1.[2025·黑龙江哈尔滨二模] 苯胺在染料、医药、香料等领域有广泛的应用。乙酰苯胺是磺胺类药物的原料,可用于止痛、退热、防腐及合成染料的中间体。
已知:①
②苯胺与乙酸的反应速率较慢,且反应是可逆的。
③刺形分馏柱的作用相当于二次蒸馏,用于沸点差别不太大的混合物的分离。
④相关物质物理性质如表:
物质 沸点/℃ 溶解性及特性
硝基苯 210 难溶于水,易溶于乙醇、乙醚
苯胺 184 微溶于水,易溶于乙醇、乙醚
乙醚 118 易溶于水和有机溶剂、易挥发、极易燃
冰醋酸 34.5 易溶于水、乙醇、乙醚
乙酰苯胺 304 微溶于冷水
[解析] 由题意可知,步骤Ⅰ制备苯胺的过程为硝基苯与锡、盐酸共热发生还原反应生成 , 与氢氧化钠溶液反应生成苯胺;步骤Ⅱ提纯苯胺的过程为通过水蒸气蒸馏,蒸出苯胺和水蒸气,将馏出液分液得到粗苯胺,向水层加入氯化钠至饱和,降低苯胺在水中的溶解度,再用乙醚萃取苯胺,合并粗苯胺和乙醚萃取液,用无水硫酸钠固体干燥,将干燥后的混合液小心倾入干燥的蒸馏烧瓶中蒸馏,分别收集得到乙醚和苯胺产品;步骤Ⅲ制取乙酰苯胺的过程为新制的苯胺、过量冰醋酸在加热条件下发生取代反应生成乙酰苯胺,将在冰水中析出的固体经减压过滤、洗涤得到粗乙酰苯胺。
步骤Ⅰ: 制取苯胺
在图甲仪器A中,加入锡粒、硝基苯,边搅拌边分次加入过量浓盐酸,控制温度不超过90 ℃,加热回流30 min。充分反应后冷却至室温,加入NaOH溶液至呈碱性。
甲
(1)仪器A的名称为 。
(2)加入NaOH溶液的主要目的是析出苯胺,写出反应的离子方程式:
。
双颈烧瓶
+OH-→ +H2O
[解析] (2)由分析可知,加入氢氧化钠溶液的目的是将溶液中的 转化为苯胺,反应的离子方程式为
。
+OH-→ +H2O
步骤Ⅱ: 提纯苯胺
将图甲装置改装为图乙装置,进行水蒸气蒸馏,直到馏出液变澄清为止;向馏出液中加入氯化钠至饱和,分离出粗苯胺,向水层中加入乙醚萃取,合并粗苯胺和乙醚萃取液,加入无水Na2SO4固体,静置1 h后过滤,将滤液进行蒸馏,先蒸出乙醚回收,再蒸出苯胺,收集馏分。
乙 水蒸气蒸馏装置
(3)步骤Ⅱ中加入氯化钠至饱和的目的是
;无水Na2SO4固体的作用是 。
(4)步骤Ⅱ中蒸出苯胺时应选用下列哪种仪器 (填序号)。
A.直形冷凝管 B.球形冷凝管 C.空气冷凝管
降低苯胺在水中的溶解度,增大水层密度有利于苯胺分层析出
干燥产品
A
[解析] (3)步骤Ⅱ中加入氯化钠至饱和的目的是降低苯胺在水中的溶解度,增大水层密度有利于苯胺分层析出;无水硫酸钠能与水反应生成十水硫酸钠,所以实验时无水硫酸钠固体的作用是作干燥剂,干燥产品。
(4)水蒸气蒸馏时,馏出物气温小于100 ℃,选用直形冷凝管冷凝效果较好。
(5)步骤Ⅱ中向水层中加入乙醚萃取的操作:向分液漏斗中小心加入乙醚,振荡, ,静置,分液。
将分液漏斗下口向上倾斜,打开活塞排出气体
[解析]乙醚具有挥发性,挥发出的乙醚会使分液漏斗内的气压增大,为防止压力过大活塞脱落,振荡时应打开活塞排出气体,则向水层中加入乙醚萃取的操作为向分液漏斗中小心加入乙醚,振荡,将分液漏斗下口向上倾斜,打开活塞排出气体,静置,分液。
步骤Ⅲ: 制取乙酰苯胺
向图丙反应器内加入新制的苯胺、过量冰醋酸以及少许锌粉(防止苯胺被氧化),保持分流装置柱顶温度在105 ℃左右加热回流1 h;在搅拌下趁热将反应物倒入200 mL冰水中,析出固体,冷却后进行减压过滤、洗涤,得到粗乙酰苯胺。
丙
(6)从化学平衡角度分析,步骤Ⅲ中控制分流装置柱顶温度在100~105 ℃的原因为 。
不断分离出反应过程中生成的水,促进反应正向进行,提高生成物的产率
[解析] 由题意可知,新制的苯胺与过量乙酸发生取代反应生成乙酰苯胺和水的反应是可逆反应,步骤Ⅲ中控制分流装置柱顶温度在100~105 ℃的目的是不断分出反应过程中生成的水,促进反应正向进行,提高生成物的产率。
(7)下列有关本实验操作的说法不正确的是 (填字母)。
A.采用水蒸气蒸馏的优点是蒸馏温度不高于100 ℃
B.减压过滤的优点是过滤速率快,得到晶体较干燥
C.步骤Ⅱ滤液的蒸馏操作应该采用酒精灯直接加热
C
[解析] 采用水蒸气蒸馏的优点是蒸馏温度不高于100 ℃,能够有效降低苯胺的蒸馏温度,避免高温对苯胺可能造成的热分解等不利影响,从而实现温和高效的分离,故A正确;
(7)下列有关本实验操作的说法不正确的是 (填字母)。
A.采用水蒸气蒸馏的优点是蒸馏温度不高于100 ℃
B.减压过滤的优点是过滤速率快,得到晶体较干燥
C.步骤Ⅱ滤液的蒸馏操作应该采用酒精灯直接加热
C
减压过滤可以通过减小压力差来加快过滤速率,且过滤过程中减少了液体的残留使滤出的固体更容易干燥,故B正确;
乙醚具有挥发性,挥发出的乙醚遇明火易发生燃烧爆炸,所以步骤Ⅱ滤液的蒸馏操作不能用酒精灯直接加热,故C错误。
2.[2025·河北石家庄一中二模] 某实验小组设计制备 萘乙醚的装
置如图所示(部分夹持和加热装置已省略)：
已知：萘乙醚、 萘酚都是白色晶体，易溶于有机溶剂；
萘乙醚的制备过程如下：
请回答下列问题：
(1)实验前，先进行的操作是__________________。
检查装置的气密性
[解析] 实验前，先进行的操作是检查装置的气密性。
[解析] 由实验装置图可知，装置A中为
亚硝酸钠饱和溶液与氯化铵饱和溶液反
应生成氮气，排尽装置内的空气，避免
氧化 萘酚；装置B中盛有的浓硫酸
用于干燥氮气，三颈烧瓶中 萘酚、
氢氧化钠和溴乙烷共热反应制备
萘乙醚，反应制得的有机物经蒸馏、
洗涤、干燥得到粗 萘乙醚，经重
结晶提纯得到 萘乙醚。
(2)向三颈烧瓶中加入 萘酚，
无水乙醇， 研细的 ，
无水乙醇的作用是_______________
________________________________。
作溶剂，使萘酚和充分混合反应
[解析] 萘酚易溶于有机溶剂，则无水
乙醇的作用是作溶剂，使萘酚和 充分混合反应。
(3)装置A中发生反应的化学方程
式：_________________________
______________；设计该装置的目的
是___________________________
___________________。
产生氮气，排尽装置内的空气，避免氧化萘酚
[解析] 装置A中发生反应的化学方程式：
；
设计该装置的目的是产生氮气，排尽装置内的空气，避免氧化萘酚。
(4)仪器D的名称为____________；
通过仪器 向三颈烧瓶中滴加足量
的溴乙烷反应，实验过程中为了
减少溴乙烷的挥发损耗，除了缓
慢滴加、降低加热温度等措施外，
还可以_______________________
(填操作措施)。
球形冷凝管
加快冷凝管中冷凝水的流速
[解析] 仪器D的名称为球形冷凝
管；通过仪器 向三颈烧瓶中滴加
足量的溴乙烷反应，实验过程中
为了减少溴乙烷的挥发损耗，除
了缓慢滴加、降低加热温度等措
施外，还可以加快冷凝管中冷凝水的流速。
(5)反应结束后，先通过蒸馏分离
出______；再加入适量苯和水，
摇动后冷却，分离出有机层，再
将有机层用 溶液洗涤，水洗，
再经过无水 固体处理和蒸馏操作，最终冷却得粗产品。用无水
处理已完成的现象是_______________________________。
乙醇
固体颗粒不再变大(或液体变澄清)
[解析] 反应结束后，先通过蒸馏分离出乙醇；用无水 处理已完
成的现象是固体颗粒不再变大 (或液体变澄清)。
(6)粗产品经________(填方法名称) 提纯后，获得 萘乙醚，
本实验的产率为_____(保留2位有效数字)。
重结晶
[解析] 粗产品为固体，固体提纯
的方法为重结晶， 萘乙醚易溶
于有机溶剂，采用重结晶的方法
提纯较为合适；根据化学方程
式： 、 ，可知 萘酚的物质的量为 ，
理论上生成 萘乙醚，
则 萘乙醚的质量为
，而实验制得 萘乙醚，则本实验产率约为 。
难点3
实验数据的分析与处理
例1 [2025· 陕青宁晋卷节选] 某实验室制备糖精钴
，并测定其结晶水含量。
已知：表示糖精根离子，其摩尔质量为 ，糖精钴
的溶解度在热水中较大，在冷水中较小；丙酮沸点为 ，与水互溶。
(一)制备
Ⅰ.称取，加入 蒸馏水，搅拌溶解，得溶液1。
Ⅱ.称取(稍过量)糖精钠，加入 蒸馏水，加
热搅拌，得溶液2。
Ⅲ.将溶液2加入到接近沸腾的溶液1中，反应3分钟后停止加热，静置，
冷却结晶。
Ⅳ.过滤，依次用三种不同试剂洗涤晶体，晾干得产品。
回答下列问题：
结晶水含量测定
和形成配合物。准确称取 糖精钴产品于锥形瓶中，
加蒸馏水，加热溶解，再加入缓冲溶液和指示剂，在 下，
用的 标准溶液滴定。
[解析] 按照反应
制备糖精钴，然后在冰水浴中结晶，再按照“冷的 溶液、冷水、丙酮”顺序进行洗涤，得到糖精钴晶体，最后将糖精钴晶体溶解后用 标准溶液滴定测定结晶水的含量。
(1)下列操作的正确顺序为______(用字母排序)。
.用标准溶液润洗滴定管.加入标准溶液至“0”刻度以上 处
.检查滴定管是否漏水并清洗 .赶出气泡，调节液面，准确记录读数
[解析] 使用滴定管前首先要检漏，确定不漏液之后用蒸馏水清洗 ，
再用待装的标准溶液进行润洗 ，待润洗完成后装入标准溶液至“0”
刻度以上处 ，放液赶出气泡后调节液面至“0”刻度或“0”
刻度下，准确记录标准溶液体积的初始读数，故答案为 。
(2)滴定终点时消耗标准溶液，则产品
中的测定值为_ __________________________(用含、、 的代数
式表示)；若滴定前滴定管尖嘴处无气泡，滴定后有气泡，会导致
的测定值______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(或)
偏高
[解析] 滴定消耗的，与形成 配合
物，则样品溶解后的 ，即样品中的
，而
，
所以 ，
解得(或 )；
若滴定前滴定管尖嘴处无气泡，滴定后有气泡，测得消耗 溶液
体积偏小，即偏小，根据，则 偏高。
例2 [2025·山东卷] 如下不饱和聚酯可用于制备玻璃钢。
实验室制备该聚酯的相关信息和装置示意图如下
(加热及夹持装置略)
原料 结构简式 熔点/ 沸点/
顺丁烯二酸酐 52.6 202.2
邻苯二甲酸酐 130.8 295.0
丙， 二醇 187.6
实验过程：
①在装置A中加入上述三种原料，缓慢通入 。搅拌下
加热，两种酸酐分别与丙， 二醇发生醇解反应，
主要生成 和 。然后
逐步升温至 ，醇解产物发生缩聚反应生成聚酯。
②缩聚反应后期，每隔一段时间从装置A中取样并
测量其酸值，直至酸值达到聚合度要求(酸值：
中和1克样品所消耗 的毫克数)。
回答下列问题：
(1)理论上，原料物质的量投料比(顺丁烯二酸酐) (邻苯二甲酸酐)
(丙， 二醇)为_______。
[解析] 由聚酯结构及实验过程
提到“两种酸酐分别与丙,
二醇发生醇解反应，生成 和 ”，
可知理论上投料比 (顺丁烯二酸酐) (邻苯二甲酸酐)(丙，
二醇) 。
(2)装置B的作用是__________；
仪器C的名称是____________；
反应过程中，应保持温度计2示数处于
一定范围，合理的是___(填标号)。
A. B. C.
冷凝回流
直形冷凝管
B
[解析] 装置B为空气冷凝管，作用是冷凝回流，
提高原料利用率；
仪器C的名称是直形冷凝管；反应过程中生成 ，
要保证反应正向进行且提高反应进行的限度，则
温度不能高于丙, 二醇的沸点，但要高于水
的沸点，因此 更合理。
(3)为测定酸值，取样品配制溶液，移取 溶液，
用 乙醇标准溶液滴定至终点，重复实验，数据如下：
序号 1 2 3 4 5
滴定前读数/ 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00
滴定后读数/ 24.98 49.78 24.10 25.00 25.02
应舍弃的数据为______(填序号)；测得该样品的
酸值为_ ______________(用含、 的代数式表示)。
若测得酸值高于聚合度要求，可采取的措施为___
(填标号)。A.立即停止加热 B.排出装置D内的液体
C.增大 的流速
2、3
C
序号 1 2 3 4 5
滴定前读数/ 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00
滴定后读数/ 24.98 49.78 24.10 25.00 25.02
[解析] 5组实验中标准溶液用量分别为、 、
、、 ；第2组实验滴定前未 “调0”，第3组
数据偏差较大，应舍去；
消耗 乙醇标准溶液的平均体积为
，
序号 1 2 3 4 5
滴定前读数/ 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00
滴定后读数/ 24.98 49.78 24.10 25.00 25.02
消耗 的物质的量，则样品可
消耗 的物质的量为 ，
该样品的酸值为；
酸值高于聚合度要求，应继续反应，可采取的方法为排出反应体系内
的小分子，促进缩聚，因此选C，利用 将水蒸气带走。
(4)实验中未另加催化剂的原因是_________________________________。
醇解产物电离出的H+可催化缩聚反应
[解析] 醇解反应生成羧酸，显酸性，即可作为缩聚反应的催化剂。
1.定量实验数据的测定方法
2.定量实验中数据的采集和处理
(1)称量固体质量时,中学一般用托盘天平,数据可读到,精确度要
求高的实验中可以用电子天平,数据可读到或。
(2)测量液体体积时,一般实验中选用适当规格的量筒,可估读到,
准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式滴定管或碱
式滴定管),可估读到。容量瓶作为精密的定容仪器,用于配制
一定物质的量浓度的溶液,一般不用于量取液体的体积。
(3)气体除了量取外,还可以称量。称量气体的质量时一般有两种方法:
一种方法是称量反应装置在放出气体前后的质量，计算减小值;另一
种方法是称量吸收装置前后的质量，计算增大值。
(4)用试纸(测得整数值)或计直接测出溶液的 ,经过计算可以
得到溶液中或 的物质的量浓度。
(5)为了数据的准确性,要进行平行实验,重复测定。如中和滴定实验中
要平行做 次滴定,求算未知溶液的浓度,再求算浓度的平均值,但
对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃,因为数据
“离群”的原因可能是操作中出现了较大的错误。
1.[2025·安徽阜阳临泉二中三模] 三氯化硼可用于有机反应催化剂、
电子工业等。其熔点为，沸点为 ，易水解。模拟工业
以 、木炭和氯气为原料制备三氯化硼的装置如图所示(夹持装置
略)。
实验步骤：
(ⅰ)连接仪器，检验装置的气密性，盛装药品；打开 ，通一段时间 ；
(ⅱ)关闭 ，加入适量浓盐酸，接通冷凝装置，加热管式炉；
(ⅲ)待反应结束，停止加热，打开，再通一段时间 。
回答下列问题：
[解析] A为制备氯气的装置，该方法制备的氯气中有 和水蒸气等
杂质，需要依次通过饱和食盐水和浓硫酸除去，D为反应装置， 为
尾气处理装置且可防止空气中的水蒸气进入 中；整个过程中需要注
意三氯化硼熔点为，沸点为 ，易水解。
(1)仪器甲的名称为__________，试剂为____________， 处碱石灰
的作用是_____________________________________________。
三颈烧瓶
饱和食盐水
处理尾气中的氯气，防止空气中的水蒸气进入中
[解析] 甲指向的是三颈烧瓶，用高锰酸钾和浓盐酸制备的氯气中有
和水蒸气，需要先通过饱和食盐水除去气体，则 为饱和食盐
水；氯气有毒， 处的碱石灰能处理尾气中的氯气，且三氯化硼易水
解，碱石灰能防止空气中的水蒸气进入 中。
(2)装置D的产物中含有极性的二元化合物分子，则该反应的化学方
程式为_ ______________________________；判断该反应结束的实验
现象是________________________。
冷凝管中不再有液体流下
[解析] D中产物除了三氯化硼外还有二元极性化合物 ，则反应的
化学方程式为 ，目标产物经冷凝
后呈液态，则反应结束的实验现象是冷凝管中不再有液体流下。
(3)反应结束后通入 的目的是
___________________________________________；图示装置存在的
缺陷是________________。
将装置内的残留气体全部排出，防止污染空气
缺少处理装置
[解析] 氯气和有毒，反应结束后通入 将装置内的残留气体全部
排出，防止污染空气；因为D中生成物有，而 有毒，该装置的
缺陷为缺少 处理装置。
(4)已知 是一种白色沉淀且。
产率的测定方法如下(不考虑杂质的反应)：
①与足量木炭、氯气反应，取产品的 于水解瓶中完全
水解，稀释至 。
②取该溶液于锥形瓶中，加入 溶
液，加入适量硝基苯，用力摇动，将沉淀表面完全覆盖。
③以溶液为指示剂，用 标准溶液滴定
过量溶液，消耗标准溶液 。判断滴定终点的现象是
________________________________________________________；
加入最后半滴标准液，溶液由无色变为红色，且半分钟不变色
实验所得产品的产率是_ _____________，若未加硝基苯，则测定结
果将______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
偏小
[解析] 达到滴定终点时过量的与指示剂电离出的 生成红色
物质，则终点现象为加入最后半滴标准液，溶液由无色变为红色，
且半分钟不变色；根据B元素守恒有 ，则理论上生成的
的质量为 ，滴定溶液中过量的硝酸银物质的量为
，则 溶液中氯离子的物质的量为
，则产品的产率为
；
，若未加硝基苯会导致部分 转化为
，导致计算过量硝酸银偏大，从而导致计算溶液中氯离子浓
度偏小，最终导致测得结果偏小。
2.[2025·河北衡水中学三模] 利用“磷酸蒸馏-汞盐滴定法”测定水泥中
少量氯离子含量的装置如图所示。
滴定原理：；
可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质。
实验步骤：
①加样：准确称 试样，置于石英蒸馏管中，向其中加入适量
溶液和磷酸，放入 蒸馏装置炉膛内。
②蒸馏：鼓入空气，蒸 。
③滴定：用乙醇冲洗冷凝管及其下端合并于吸收液中，调至 ，
加入二苯偶氮碳酰肼指示剂，用 滴定至终
点。记录消耗的体积 。
④按上述步骤进行空白试验，记录所用的体积 。
[解析] 空气通过多孔球泡进入装有硝酸银溶液的A装置，多孔球泡
能增大空气与溶液的接触面积，起到净化空气、除去空气中可能含
有的氯离子等杂质的作用；净化后的空气经单向阀进入石英蒸馏管B
中，使水泥样品中的氯离子在磷酸存在下转化为氯化氢气体被蒸馏
出来；蒸馏出的氯化氢气体进入装置C，被装置C下方D中的稀硝酸
吸收，形成含
氯离子的溶液；
向吸收了氯化氢的稀硝酸溶液中加入含汞离子的溶液，汞离子与氯离
子发生反应，当氯离子完全反应后，继续滴加汞离子溶液，过量的汞
离子可与二苯偶氮碳酰肼生成桃红色物质，以此作为滴定终点的判断
依据，通过消耗汞盐溶液的量来计算水泥中氯离子的含量。
(1)配制硝酸汞溶液：准确称硝酸汞固体，溶于______(填化学式)中，
再加水稀释到相应浓度。
[解析] 硝酸汞是强酸弱碱盐， 会发生水解，为抑制其水解，在
配制溶液时，应将固体溶于 中，再加水稀释到相应浓度。
(2)为达到最佳的冷凝效果，装置图C虚框中未画出的仪器最好选择
___(填标号)。
[解析] 球形冷凝管的冷凝效果较好，能使蒸气充分冷凝回流，为达到
最佳的冷凝效果，装置图C虚框中未画出的仪器最好选择球形冷凝管。
(3)装置A中多孔球泡的作用为
____________________________________________，图中单向阀的
作用为__________。
增大气体与溶液的接触面积，使气体被充分吸收
防止倒吸
[解析] 装置A中多孔球泡可以增大气体与溶液的接触面积，使气体被
充分吸收；单向阀的作用是防止倒吸，避免吸收液倒吸入蒸馏装置中。
(4)水泥试样中氯离子的质量分数为_ _____________(用含、、
的代数式表示)。
[解析] 根据滴定原理 ，
， ，水泥试样中氯离子的质量分数 。
(5)若水泥样品中含有少量 ，其他操作不变，测定结果会______
(填“偏大”“偏小”或“不变”)，原因是____________________________
_________________________________________。
不变
在酸性条件下，硫离子被硝酸
氧化成单质或硫酸根离子，不影响的消耗
[解析] 若水泥样品中含有 ，在酸性条件下，硫离子被硝酸氧化
成单质硫或硫酸根离子，不影响 的消耗，测定结果不变。
思维模型构建——化学综合实验
圆底烧瓶
先停止加热，再通一段时间的后关闭
密封的棕色细口瓶中，并放在避光低温处
[解析] 的氧化性比强，A中发生，过滤除去 ，
得到含的 滤液；将滤液转移到B中，先通氮气、加热保持微沸
除去，升高温度，收集沸点为 间的馏分，得到
密度为，质量分数为的 溶液。
(1)仪器A的名称为圆底烧瓶；
的氧化性比强，通入
发生反应的化学方程式为
。
(2)在水中的溶解度较小，生成的 可能包裹在其表面，阻止反应的继续
进行，故步骤ⅰ中快速搅拌的目的是防止固体产物包覆碘，选。
(3)和会发生反应： ，步骤ⅰ中随着反应的进行，生成的
电离出的与反应促进 的溶解。
(4) 步骤ⅱ中的尾气为，有毒，是酸性气体，常用 溶液吸收。
(5) 停止加热后，持续通入，能确保蒸馏
装置内的 全部进入C中，且可维持无氧
环境，防止产物 被氧化，待装置冷却后
再停止通入。
(6)的物质的量为 ， ，
，
，
故 的产率 。
(7)氢碘酸见光易分解，易被空气氧化，应保存在密封的棕色细口瓶中，
并放在避光低温处。
1.[2025·黑吉辽内蒙古卷] 某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。
反应:
步骤:
Ⅰ .向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮,光照,连续监测反应进程。
Ⅱ .5 h时,监测结果显示反应基本结束,蒸去溶
剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层。
Ⅲ .用稀盐酸调节水层pH=1后,再用乙酸乙酯萃取。
Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层,无水Na2SO4干燥,过滤,蒸去溶剂,得目标产物。
[解析] 0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮在有空气存在、光照条件下反应,反应基本结束后,蒸去溶剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层,然后用稀盐酸调节水层pH=1后,再用乙酸乙酯萃取,用饱和食盐水洗涤有机层,无水Na2SO4干燥,过滤,蒸去溶剂,得目标产物。
(1)相比KMnO4作氧化剂,该制备反应的优点为 、
(答出2条即可)。
(2)根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰,谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如下图。已知峰面积比a∶b∶c∶d=1∶2∶2∶3, a∶a'=2∶1。反应2 h时,对甲基苯甲醛转化率约为 %。
绿色环保
减少副产物的生成
50
[解析] (1)KMnO4作氧化剂时可将 氧化为对苯二甲酸,即有副反应发生,该制备反应在有空气存在、光照条件下发生时,以空气中氧气为氧化剂,既绿色环保,又没有对苯二甲酸生成,所以反应的优点为绿色环保,减少副产物的生成。
(2)起始0 h时只有 ,5 h时只有 ,2 h时a∶a'=2∶1,则2 h时反应液中既有 又有 ,且两者物质的量之比为1∶1,即对甲
基苯甲醛转化率约为50%。
(3)步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是
。
(4)步骤Ⅲ中反应的离子方程式为 、
。
除去未反应完的
H++OH-=H2O
+H+→
[解析] (3)蒸去溶剂丙酮后,加入过量稀NaOH溶液将对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠进入水层,则充分反应后,用乙酸乙酯洗涤的目的是除去未反应完的 。
(4)步骤Ⅱ加入过量稀NaOH溶液将对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠,步骤Ⅲ中加稀盐酸调节水层pH=1,反应的离子方程式为H++OH- = H2O、
。
+H+→
(5)用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发,为保证18O2气氛,通18O2前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的16O2,操作顺序为①→②→ → → (填标号),重复后四步操作数次。
③
①
④
同位素示踪结果如下表所示,则目标产物中羧基O来源于醛基和 。
氧气
反应条件 质谱检测目标产物相对分子质量
太阳光,18O2,室温,CH3COCH3,5 h 138
太阳光,空气,室温,CH3C18OCH3,5 h 136
[解析]丙酮易挥发,为保证18O2气氛,通18O2前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的16O2,即反应液中有16O2,冷冻可排走一部分溶解的16O2,然后打开阀门抽气,一段时间后,再关闭阀门,待反应液恢复室温后,再冷冻反应液,即“循环冷冻脱气法”,所以操作顺序为①→②→③→①→④,重复后四步操作数次;
根据同位素示踪法的条件和结果可知,使用18O2时,产物的相对分子质量比不使用时产物的相对分子质量大2,说明目标产物中羧基O来源于醛基和氧气。
反应条件 质谱检测目标产物相对分子质量
太阳光,18O2,室温,CH3COCH3,5 h 138
太阳光,空气,室温,CH3C18OCH3,5 h 136
2.[2025·湖北八市二模] 醋酸铜可
作色谱分析试剂和有机合成催化
剂等，可以用碱式碳酸铜
为原料制备。
实验 Ⅰ .用碱式碳酸铜制备醋酸铜晶体
步骤1：称取碱式碳酸铜于装置中，加入 水，搅拌得蓝绿
色悬浊液。
步骤2：水浴加热至，然后向该装置中加入 的冰醋酸，
缓慢滴入到装置 中，此时逸出大量气泡。
继续在 下混合搅拌 左右，至基本
无气泡逸出即可。
步骤3：趁热迅速减压抽滤，将滤液倒入蒸发皿中，加热蒸发至溶
液体积为原先，补加 冰醋酸，搅拌、冷却、结晶、抽滤，得到
蓝绿色醋酸铜晶体；再向剩余母液中补加 冰醋酸，继续蒸发母
液，又可得部分蓝绿色醋酸铜晶体。
[解析] 实验Ⅰ．制备醋酸铜的原理
是用碱式碳酸铜
与醋酸反应，反应过程中需要控制
温度在 左右，温度过高则醋酸
挥发快，温度过低则反应速率慢；反应至基本无气泡逸出，趁热迅速
减压抽滤，将滤液倒入蒸发皿中，加热蒸发，补加 冰醋酸的目的
是防止铜离子水解，再搅拌、冷却、结晶、抽滤，得到蓝绿色醋酸铜
晶体；再向剩余母液中补加 冰醋酸，继续蒸发母液，又可得部分
蓝绿色醋酸铜晶体。
(1)装置的名称是__________，装置 的作用是________________。
三颈烧瓶
冷凝回流冰醋酸
[解析] 装置的名称是三颈烧瓶，装置 的作用是冷凝回流冰醋酸，
提高原料的利用率。
(2)步骤2中，温度需要控制在 左右的原因是
______________________________________________。
温度过低反应速率太慢，温度过高冰醋酸挥发太快
[解析] 步骤2中，温度需要控制在 左右的原因是温度过低，反
应速率太慢，温度过高，醋酸挥发太快。
(3)步骤3中，趁热减压抽滤的目的是
________________________________。
防止滤液冷却结晶，减少产品损失
[解析] 步骤3中，趁热减压抽滤的目的
是防止滤液冷却结晶，减少产品损失。
(4)步骤3中，加热蒸发时补加冰醋酸的原因是
____________________________________。
抑制醋酸铜水解，提高产品纯度和产率
[解析] 步骤3中，加热蒸发时补加冰醋酸的原因是抑制醋酸铜水解，
提高产品纯度和产率。
实验 Ⅱ ．间接碘量法测定碱式碳酸铜
中与 的比
已知：能与反应生成, 不溶于水。
步骤1：准确称取碱式碳酸铜样品于烧杯中，加入适量 稀硫
酸使固体完全溶解；将得到的溶液完全转移至 容量瓶中，洗
涤转移并定容至刻度线。
步骤2：用移液管移取配好的溶液至 锥形瓶。
步骤3：加入为4.0的 缓冲溶液，再加
入过量碘化钾溶液，振荡摇匀；用已标定的 溶液
滴至浅黄色，再加入 淀粉溶液，继续滴定至终点。
步骤4：平行滴定3次，平均消耗溶液 。
[解析] 实验Ⅱ．间接碘量法测定碱式碳酸铜中
与 的比，大致过程是准确称取样品于烧杯中，加入稀硫酸使固体
完全溶解，取四分之一的溶液加入过量碘化钾溶液，生成碘单质；
淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠溶液滴定，根据硫代硫酸钠的量与
碱式碳酸铜的量的关系计算与 的比值；
(5)滴定至终点时，溶液的颜色变化为
___________________________________。
由蓝色变为无色，且半分钟内不变色
[解析] 滴定至终点时，碘单质消耗完毕，溶液蓝色消失，可知滴定至
终点时，溶液的颜色变化为溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色。
(6)加入碘化钾后 发生反应的离子方程式为
__________ _________________。
[解析] 加入碘化钾后，氧化生成和 ，离子方程式为
。
(7)与 的比为_ ______________________________(用、、 表示)。
或或
[解析] 根据题意有关系式：
， ，解得
或 或 。
1.[2025·安徽卷] 侯氏制碱法以、和 为反应物制备纯碱。
某实验小组在侯氏制碱法基础上，以和 为反应物，在
实验室制备纯碱，步骤如下：
①配制饱和食盐水；
②在水浴加热下，将一定量研细的 加入饱和食盐水中，搅
拌，使溶解，静置，析出 晶体；
③将晶体减压过滤、煅烧，得到 固体。
回答下列问题：
[解析] 本题以和 为反应物，在实验室制备纯碱。考查
了配制饱和溶液的方法及所用的试剂；用代替和 ，
使工艺变得简单易行，原料利用率较高，且环保、制备效率较高；
滴定分析中利用了碳酸钠与盐酸反应分步进行，根据两个滴定终点
所消耗的盐酸用量分析产品的成分；通过对比实验可以发现 的充
分溶解对 的生成有利。
(1)步骤①中配制饱和食盐水，下列仪器中需要使用的有
_______________(填名称)。
. .
烧杯、玻璃棒
[解析] 步骤①中配制饱和食盐水，要在烧杯中放入一定量的食盐，
然后向其中加入适量的水并用玻璃棒搅拌至不再溶解，因此需要使
用的仪器有烧杯和玻璃棒。
(2)步骤②中 需研细后加入，目的是
___________________________________________。
加快溶解；加快与反应
[解析] 固体的颗粒越小，其溶解速率越大，且其与其他物质反应的
速率越大，因此，步骤②中 需研细后加入，目的是加快
溶解、加快与 反应。
(3)在实验室使用代替和 制备纯碱，优点是
________________________________________________________。
工艺简单、绿色环保、制备产品的效率较高、原料利用率较高
[解析] 和在水中可以发生反应生成 ，但是存在气
体不能完全溶解、气体的利用率低且对环境会产生不好的影响等问
题，因此，在实验室使用代替和 制备纯碱，其优点
是工艺简单、绿色环保、制备产品的效率较高、原料利用率较高。
(4)实验小组使用滴定法测定了产品的成分。
滴定过程中溶液的 随滴加盐酸体积变化
的曲线如下图所示。
ⅰ.到达第一个滴定终点B时消耗盐酸 ，
到达第二个滴定终点C时又消耗盐酸。 ，所得产品的成分
为__(填标号)。
和 和
[解析] 根据图中的曲线变化可知，到达第一
个滴定终点B时，发生的反应为
，消耗盐酸 ;到达第二
个滴定终点C时, 发生的反应为
，又消耗盐酸 ,因为 ，
说明产品中不含和 ，因此，所得产品的成分为，
故选 。
ⅱ.到达第一个滴定终点前，某同学滴定速度过
快，摇动锥形瓶不均匀，致使滴入盐酸局部过浓。
该同学所记录的 ___(填“ ”“ ” 或“ ”)。
[解析] 到达第一个滴定终点前，某同学滴定速度过快，摇动锥形瓶
不均匀，致使滴入盐酸局部过浓，其必然会使一部分 与盐酸
反应生成，从而使得 偏大、 偏小，因此，该同学所记录的
。
(5)已知常温下和的溶解度分别为和 。向
饱和溶液中持续通入气体会产生 晶体。实验小组
进行相应探究：
实验 操作 现象
将匀速通入置于烧杯中的 饱和 溶液，持续，消耗 无明显现象
将饱和溶液注入充满 的 矿泉水瓶中，密闭，剧烈摇动矿泉水瓶 ，静置 矿泉水瓶变瘪， 后开始有白色晶体析出
ⅰ.实验 无明显现象的原因是 __________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
在饱和 溶液中的溶解速率
小、溶解量小，且两者发生反应的速率也较小，生成的 的量
较少， 在该溶液中没有达到过饱和状态，故不能析出晶体
实验 操作 现象
将匀速通入置于烧杯中的 饱和 溶液，持续，消耗 无明显现象
将饱和溶液注入充满 的 矿泉水瓶中，密闭，剧烈摇动矿泉水瓶 ，静置 矿泉水瓶变瘪， 后开始有白色晶体析出
[解析] 实验无明显现象的原因是在饱和 溶液中的溶解
速率小、溶解量小，且两者发生反应的速率也较小，生成的
的量较少， 在该溶液中没有达到过饱和状态，故不能析出晶体。
实验 操作 现象
将匀速通入置于烧杯中的 饱和 溶液，持续，消耗 无明显现象
将饱和溶液注入充满 的 矿泉水瓶中，密闭，剧烈摇动矿泉水瓶 ，静置 矿泉水瓶变瘪， 后开始有白色晶体析出
ⅱ.析出的白色晶体可能同时含有和 。称取
晾干后的白色晶体，加热至恒重，将产生的气体依次通过足量
的无水和溶液，溶液增重 ，则白色晶体中
的质量分数为_____。
[解析] 析出的白色晶体可能同时含有和 。称取 晾干
后的白色晶体，加热至恒重，将产生的气体依次通过足量的无水和溶液。
受热分解生成的气体中有 和，而分解产生的气体中
只有，无水 可以吸收分解产生的，溶液可以吸收分解产生的 ；
溶液增重，则分解产生的的质量为 ，其物质的量为
，由分解反应可知， 的物质的量为，则白色晶体中
的质量为 ，故其质量分数为
。
2.[2025·湖南卷] 苯胺是重要的有机化工原料，
其实验室制备原理如下：
相关信息如下：
物质 相对分 子质量 熔点/ 沸点/ 密度/ 溶解性
硝基苯 123 5.9 210.9 1.20 不溶于水，易
溶于乙醚
苯胺 93 184.0 1.02 微溶于水，易
溶于乙醚
乙酸 60 16.6 117.9 1.05 与水互溶
乙醚 74 34.5 0.71 微溶于水
反应装置Ⅰ和蒸馏装置Ⅱ(加热、夹持等装置略) 如下：
实验步骤：
①向装置 Ⅰ 双颈烧瓶中加入铁粉、水及 乙酸，
加热煮沸 ；
②稍冷后，通过恒压滴液漏斗缓慢滴入硝基苯 ，
再加热回流 ；
③将装置Ⅰ改成水蒸气蒸馏装置，蒸馏收集苯胺-水馏出液；
④将苯胺-水馏出液用 饱和后，转入分液漏斗静置分层，分出有
机层；水层用乙醚萃取，分出醚层；
合并有机层和醚层，用粒状氢氧
化钠干燥，得到苯胺醚溶液；
⑤将苯胺醚溶液加入圆底烧瓶(装置Ⅱ)，先蒸馏回收乙醚，再蒸馏收
集馏分，得到 苯胺。
回答下列问题：
[解析] 由硝基苯制苯胺过程中，由于反应比较剧烈，故硝基苯需通
过恒压滴液漏斗缓慢加入；反应完成后，改用蒸馏装置，将苯胺-水
共沸物蒸馏出，苯胺在水中有一定的溶解度，加入 固体，降低
苯胺的溶解度且有利于分层，分液分离出有机层，水层用乙醚萃取，
分出醚层；合并有机层和醚层，加入粒状氢氧化钠干燥，得到苯胺
醚溶液，再次蒸馏，先回收乙醚，继续蒸馏得到苯胺，据此解答。
(1)实验室保存硝基苯的玻璃容器是___(填标号)。
A
[解析] 硝基苯在常温下是液体，应保存在细口瓶中，故选A。
(2)装置Ⅰ中冷凝管的进水口为__(填“”或“ ”)。
[解析] 为了确保较好的冷凝效果，水流应下进上出，即装置Ⅰ中冷凝
管的进水口是 。
(3)步骤④中将苯胺-水馏出液用 饱和的原因是________________
___________________________________________________________
_______。
利用盐析效应，
加入可降低苯胺的溶解度，同时增大水溶液的密度，有利于苯
胺分层
[解析] 由于苯胺在水中有一定溶解度，利用盐析效应，加入
固体，溶液中离子浓度增加，会争夺水分子，导致苯胺的溶解度降
低， 的加入同时增大水溶液的密度，有利于苯胺分层。
④将苯胺-水馏出液用 饱和后，转入分液漏斗静置分层，分出有
机层；水层用乙醚萃取，分出醚层；合并有机层和醚层，用粒状氢氧
化钠干燥，得到苯胺醚溶液；
(4)步骤④中第二次分液，醚层位于____层(填“上”或“下”)。
上
[解析] 乙醚的密度小于水，故第二次分液时醚层位于上层。
(5)蒸馏回收乙醚时，锥形瓶需冰水浴的原因是
___________________________________________________；
回收乙醚后，需要放出冷凝管中的冷凝水再蒸馏，这样操作的原因是
__________________________________。
乙醚沸点低，冰水浴可防止乙醚挥发，提高乙醚回收率
防止高温下冷凝管因温差过大而破裂
[解析] 乙醚沸点低 ，冰水浴可防止其挥发，提高乙醚回收
率；由于乙醚和苯胺沸点相差较大，回收乙醚后，需要放出冷凝管
中的冷凝水再蒸馏收集 馏分，这样操作的原因是防止高
温下冷凝管因温差过大而破裂。
(6)下列说法正确的是___(填标号)。
A.缓慢滴加硝基苯是为了减小反应速率
B.蒸馏时需加沸石，防止暴沸
C.用红外光谱不能判断苯胺中是否含有硝基苯
D.蒸馏回收乙醚，无需尾气处理
√
[解析] 缓慢滴加硝基苯主要是为了控制反应温度，防止反应过于剧烈，而
非单纯减小速率，该反应为放热反应，若温度过高，产物苯胺会与乙酸发
生取代反应，导致产率下降，故A错误；
蒸馏时需加沸石以防暴沸，B正确；
红外光谱可区分硝基苯(含硝基特征峰)和苯胺(含氨基特征峰)，C错误；
乙醚是一种有毒物质，具有挥发性，且易燃易爆，尾气需要处理，D错误。
(7)苯胺的产率为_____。
[解析] 根据反应原理可知，硝基苯理论上可制备 苯
胺，理论产量为，实际产量为 ，
苯胺的产率为 。题型综合练(四)
1.(1)水 y
(2)防止水蒸气进入蒸馏烧瓶中 Br2+2OH-Br-+BrO-+H2O
(3)SiBr4+6NaOHNa2SiO3+4NaBr+3H2O
(4)①干燥器 ②c→e→b→d→f ③ 偏高
[解析] (1)由于需要将液溴加热至50 ℃,所以用水浴加热;为充分冷却,冷却水应下进上出,从y口通入。(2)SiBr4易水解,仪器F中CaCl2的作用是防止G中水蒸气进入蒸馏烧瓶中;溴蒸气有毒,需要尾气处理,则仪器G中NaOH溶液的作用是吸收溴蒸气,反应的离子方程式为Br2+2OH-Br-+BrO-+H2O。(3)SiBr4易水解,因此SiBr4与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为SiBr4+6NaOHNa2SiO3+4NaBr+3H2O。(4)①为防止空气中水蒸气干扰,冷却需要在干燥器中完成。②SiBr4水解生成硅酸,硅酸高温灼烧得到二氧化硅,因此可通过最终得到的二氧化硅的质量计算纯度,则正确的操作顺序为a→c→e→b→d→f。③最终生成SiO2的质量为(m3-m2) g,n(SiO2)= mol,根据Si原子守恒可知n(SiBr4)=n(SiO2)= mol,m(SiBr4)= g=5.8(m3-m2) g,产品纯度为×100%=%;若高温灼烧后在空气中冷却,SiO2会吸附水蒸气,导致m3偏大,因此产品纯度偏高。
2.(1)球形冷凝管 (2)NaClO会氧化生成的N2H4·H2O
(3)CO(NH2)2+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
(4)肼与水形成分子间氢键而放热
(5)减小 硫酸肼与硫酸反应生成了N2H6(HSO4)2
(6)无水乙醇 (7)
[解析] 次氯酸钠和尿素在碱性条件下生成水合肼,水合肼稀释、冷却降温,缓慢滴加98%浓硫酸,搅拌并保持温度在0~10 ℃左右,当pH为5~7时停止滴加浓硫酸,降温,2 h后沉降出白色固体,过滤、洗涤、室温风干即可得硫酸肼产品。
(1)实验装置中仪器B的名称为球形冷凝管。
(2)水合肼具有还原性,次氯酸钠具有强氧化性,反应物次氯酸钠不能过量,否则产率过低,主要原因是次氯酸钠会氧化生成的N2H4·H2O。
(3)次氯酸钠和尿素在碱性条件下合成N2H4·H2O时,还生成2种钠盐,结合质量守恒,生成NaCl和Na2CO3,反应中N元素由-3价变为-2价、Cl元素由+1价变为-1价,结合得失电子守恒,合成N2H4·H2O的总反应方程式为+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3。(4)由于肼与水形成分子间氢键,会导致步骤①中水合肼稀释时放出热量。(5)N2H4·H2O可与H+以1∶2反应,被视为二元弱碱,如果pH为4时停止滴加浓硫酸,会导致硫酸过量,溶液酸性较强,硫酸肼与硫酸反应生成了N2H6(HSO4)2,导致硫酸肼产率减小。(6)硫酸肼微溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇,故最好用无水乙醇洗涤2~3次。(7)结合反应CO(NH2 )2+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3和氮元素守恒,30 g尿素可制备
= g硫酸肼产品。
3.(1)a B
(2)+Br2+HBr↑
(3)吸收HBr气体中的Br2 和甲苯蒸气 丙中产生淡黄色沉淀
(4)BAECDF 80% (5)分层 冷凝回流
(6)2Mn+3HS+OH-2MnO2↓+3S+2H2O
[解析] 甲中甲苯与溴单质发生取代反应+Br2+HBr↑,生成对溴甲苯和HBr,通过乙装置吸收挥发的溴和甲苯后,生成气体进入丙中,硝酸银溶液用于检验溴化氢,丁装置吸收多余的HBr,防止污染环境。
(1)冷凝管中冷水下进上出,冷凝效果好,则从a进;实验过程中使用了40 mL甲苯(约为0.38 mol)和30 mL液溴(约为0.58 mol),总体积为70 mL,液体体积一般要小于所需容器容积的三分之二、大于三分之一,则选用的仪器M的最合理规格为200 mL。
(2)甲苯与溴单质发生取代反应生成对溴甲苯和HBr,催化剂为FeBr3,化学方程式为+Br2HBr↑。
(3)由于HBr中可能混有挥发的溴和甲苯,故要使混合气体通入四氯化碳除去溴,防止对HBr的检验造成干扰,同时吸收甲苯蒸气,故装置乙中所盛放的四氯化碳的作用是吸收HBr气体中的Br2和甲苯蒸气;装置丙中有淡黄色沉淀生成时,说明反应生成了HBr,则说明该反应是取代反应而不是加成反应。
(4)实验过程中进行的分步操作如下,合理的顺序为连接好装置,检查装置气密性,防止漏气,接通冷凝水, 将甲苯和液溴滴入,进行反应,将NaOH溶液滴入,除去过量的溴单质,将M中混合物过滤、分液、蒸馏,得到产物,故为BAECDF;若最后得到对溴甲苯51.98 g,实验过程中使用了40 mL甲苯(约为0.38 mol)和30 mL液溴(约为0.58 mol),理论生成0.38 mol对溴甲苯,则该实验的产率约为×100%≈80%。
(5)甲苯不溶于水会分层,反应生成的苯甲酸钾易溶于水,所以反应后的混合溶液不再分层,说明甲苯完全反应;装置a能冷凝回流水蒸气、甲苯蒸气,防止甲苯的挥发而降低产品产率。
(6)反应后混合物中含有苯甲酸钾、高锰酸钾、二氧化锰、氢氧化钾,亚硫酸氢钠有还原性,能还原高锰酸钾,则其反应的离子方程式为2Mn+3HS+OH-2MnO2↓+3S+2H2O。题型综合练(四) 化学综合实验
1.[2025·河南部分学校模拟] 四溴化硅可用于合成其他含硅化合物,常温下为无色透明的液体,沸点为153 ℃,熔点为5 ℃,易水解,在空气中“发烟”。实验室根据反应Si+2Br2SiBr4,利用如图所示装置制备SiBr4粗品(加热及夹持装置略)。
实验步骤如下:
检查装置气密性并装好试剂后,先通入一段时间的氮气。然后将管式炉加热至600 ℃,将液溴加热至50 ℃,同时通入冷却水,然后利用氮气将溴蒸气送入管式炉中反应,反应结束后经分离得到无色液体。
已知:高温下硅酸分解生成二氧化硅。
回答下列问题:
(1)仪器B中应加入 (填“水”或“油”)作为热传导介质;仪器D中冷却水应从 (填“x”或“y”)口通入。
(2)仪器F中CaCl2的作用是 ;仪器G中NaOH溶液的作用是 (用离子方程式表示)。
(3)写出SiBr4与NaOH溶液反应的化学方程式: 。
(4)采用如下方法测定溶有少量Br2的SiBr4纯度,实验步骤如下:
a.称取m1 g产品
b.高温灼烧
c.溶于适量水中,充分反应后过滤
d.在 中冷却至室温
e.所得沉淀经洗涤后置于质量为m2 g的坩埚中
f.称量质量为m3 g
①d中所需仪器的名称是 。
②正确的操作顺序为a→ (填字母)。
③产品纯度为 %(用含m1 、m2 、m3的代数式表示);若高温灼烧后在空气中冷却,则产品纯度 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
2.[2025·黑龙江齐齐哈尔三模] 硫酸肼(N2H4·H2SO4 )微溶于冷水,易溶于热水,水溶液呈酸性;不溶于乙醇。它在有机合成、医药、农药方面有广泛应用。其制备过程分为以下两部分。
Ⅰ.水合肼(N2H4·H2O,沸点约118 ℃,可与H+以1∶2反应,被视为二元弱碱)的制备。由尿素[CO(NH2)2]水溶液、NaOH和次氯酸钠溶液混合,在20 ℃以下反应一段时间,再将剩余的NaOH溶液与催化剂加入其中,迅速升温至100 ℃ 继续反应,生成水合肼。
Ⅱ.合成硫酸肼,其装置以及具体步骤如下:
①将一定量的水合肼于仪器A中稀释,在低温浴槽内冷却降温。
②将仪器C内的98% 浓硫酸缓慢滴加至仪器A中,搅拌并保持温度在0~10 ℃左右,当pH为5~7时停止滴加。
③将溶液缓慢降温,2 h后沉降出白色固体。过滤、洗涤、室温风干即可得硫酸肼产品。
回答下列问题:
(1)装置中仪器B的名称为 。
(2)反应物次氯酸钠不能过量,否则产率过低,主要原因是 。
(3)合成N2H4·H2O时,还生成2种钠盐。写出合成N2H4·H2O的总反应方程式: 。
(4)步骤①中水合肼稀释时放出热量,主要原因是 。
(5)步骤②中,如果pH为4时停止滴加浓硫酸,产率 (填“增大”“减小”或“不变”),原因是 。
(6)步骤③中固体最好用 洗涤2~3次。
(7)在优化工艺条件下,该方法制备硫酸肼的转化率可达70%,且产品纯度高达98%。此时30 g尿素可制备 g硫酸肼产品(列出算式)。
3.[2025·江苏盐城中学三模] 甲苯是重要的有机原料,某化学兴趣小组利用甲苯为主要原料,进行下列实验:
Ⅰ.利用如图所示装置制备对溴甲苯,并证明该反应为取代反应。
(1)冷凝管中冷水从 (填“a”或“b”)进,实验过程中使用了40 mL甲苯(约为0.38 mol)和30 mL液溴(约为0.58 mol),则选用的仪器M的最合理规格为 (填标号)。
A.100 mL B.200 mL
C.250 mL D.500 mL
(2)请写出甲苯与液溴生成对溴甲苯的化学方程式: 。
(3)乙中CCl4的作用为 。能说明该反应是取代反应而不是加成反应的实验现象为 。
(4)实验过程中进行的分步操作如下,合理的顺序为 (填标号)。若最后得到对溴甲苯51.98 g,则该实验的产率约为 (保留两位有效数字)。
A.检查装置气密性
B.连接好装置
C.将甲苯和液溴滴入
D.将NaOH溶液滴入
E.接通冷凝水
F.将M中混合物过滤、分液、蒸馏
Ⅱ.苯甲酸是一种化工原料,常用作制药和染料的中间体,也用于制取增塑剂和香料等。实验室合成苯甲酸的反应过程、有关数据及装置示意图如下。
反应过程:
反应试剂、产物的物理常数如下:
名称 性状 熔点/ ℃ 沸点/ ℃ 密度/ (g· mL-1) 溶解度/g
水 乙醇
甲苯 无色液 体、易燃 易挥发 -95 110.6 0.866 9 不溶 互溶
苯甲 酸 白色片状 或针状 晶体 122.4[1] 248 1.265 9 微溶[2] 易溶
已知:[1]100 ℃左右开始升华。
[2]苯甲酸在 100 g 水中的溶解度:4 ℃时为0.18 g;18 ℃时为0.27 g;75 ℃时为2.2 g。
按下列合成步骤回答问题:
(5)苯甲酸制备:
如图在250 mL三颈烧瓶中放入2.7 mL甲苯和100 mL水,100 ℃下控制机械搅拌溶液,在石棉网上加热至沸腾。从冷凝管上口分批加入8.5 g高锰酸钾(加完后用少量水冲洗冷凝管内壁),继续搅拌,静置发现不再出现 现象时,停止反应。装置a的作用除上述外,另一主要作用是 , 已知加入高锰酸钾时发生的反应为+2KMnO4 +2MnO2↓+H2O+KOH。
(6)分离提纯:
除杂。向反应混合物中加入一定量亚硫酸氢钠溶液使紫色褪去,高锰酸钾的还原产物为黑色难溶性MnO2,此时反应的离子方程式为 。
