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利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同,用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法叫作萃取。萃取后,可以用分液漏斗将上述两种液体分开,从而达到提取某物质的目的。
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1.判断正误
(1)(2024·浙江卷)装置可用于从碘水中萃取碘( )
(2)(2023·全国乙卷)装置可以用于分离乙醇和乙酸( )
二、反萃取法提取碘单质(鲁科版必修第二册第一章微项目)
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在“海带提碘”的实验中,通常以四氯化碳为萃取剂对碘单质进行萃取、富集。那么,如何将碘单质从碘的四氯化碳溶液中提取出来呢?要解决这一问题,可以采用反萃取法,具体步骤如下:
碘单质与浓NaOH溶液发生的反应为
3I2+6NaOH===5NaI+NaIO3+3H2O
像这种将富集在四氯化碳中的碘单质利用化学转化法重新富集在水中的方法即为反萃取法。
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2.(2024·浙江卷)为回收利用含I2的CCl4废液,某化学兴趣小组设计方案如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.步骤Ⅰ中,加入足量Na2CO3溶液充分反应后,上下两层均为无色
B.步骤Ⅰ中,分液时从分液漏斗下口放出溶液A
C.试剂X可用硫酸
D.粗I2可用升华法进一步提纯
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(1)观察粗苯甲酸样品的状态。
(2)将1.0 g粗苯甲酸放入100 mL烧杯,加入50 mL蒸馏水。加热,搅拌,使粗苯甲酸充分溶解。
(3)使用漏斗趁热将溶液过滤至另一烧杯中,将滤液静置,使其缓慢冷却结晶。
(4)待滤液完全冷却后滤出晶体,并用少量蒸馏水洗涤。将晶体铺在干燥的滤纸上,晾干后称其质量。
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3.(2024·广东卷)提纯2.0 g苯甲酸粗品(含少量NaCl和泥沙)的过程如下。其中,操作X为( )
A.加热蒸馏 B.加水稀释
C.冷却结晶 D.萃取分液
4.(2023·浙江卷)苯甲酸是一种常用的食品防腐剂。某实验小组设计粗苯甲酸(含有少量NaCl和泥沙)的提纯方案如下:
下列说法不正确的是( )
A.操作Ⅰ中依据苯甲酸的溶解度估算加水量 B.操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙和NaCl
C.操作Ⅲ缓慢冷却结晶可减少杂质被包裹 D.操作Ⅳ可用冷水洗涤晶体
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当样品随着流动相经过固定相时,因样品中不同组分在两相间的分配不同而实现分离,这样的一类分离分析方法被称为色谱法。目前常用的固定相有硅胶、氧化铝等。1903年,俄国植物生理学家和化学家茨韦特(M.C.Цвeт,1872—1919)发表了第一篇关于色谱法的论文。他在玻璃管的一端塞上一团棉花,在管中填充碳酸钙粉末,再把溶有绿色植物色素的溶液自上而下注入玻璃管中。结果植物色素被碳酸钙粉末吸附,形成不同颜色的色带。他将吸附不同色素的碳酸钙分层取出,再用乙醇作溶剂,从植物色素中提取出叶绿素、叶黄素和胡萝卜素等较纯的组分。 此后,色谱法成为化学家分离、提纯有机化合物的重要方法之一。人们还开发了纸色谱、薄层色谱、气相色谱和高效液相色谱等多种色谱方法。
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5.判断正误
(1)(2024·湖北卷)萃取和柱色谱法可以从青蒿中提取分离青蒿素( )
(2)(2022·浙江卷)用纸层析法分离铁离子和铜离子时,不能将滤纸条上的试样点浸入展开剂中( )
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中国科学院上海有机化学研究所和中国中医研究院中药研究所等单位的科学家们通过元素分析和质谱法分析,确定青蒿素的相对分子质量为282,分子式为C15H22O5。经红外光谱和核磁共振谱分析,确定青蒿素分子中含有酯基和甲基等结构片段。通过化学反应证明其分子中含有过氧基(—O—O—)。1975年底,我国科学家通过X射线衍射最终测定了青蒿素的分子结构。
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6.(2024·山东卷)我国科学家在青蒿素研究方面为人类健康作出了巨大贡献。在青蒿素研究实验中,下列叙述错误的是( )
A.通过萃取法可获得含青蒿素的提取液
B.通过X射线衍射可测定青蒿素晶体结构
C.通过核磁共振谱可推测青蒿素相对分子质量
D.通过红外光谱可推测青蒿素分子中的官能团
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2000年的诺贝尔化学奖授予了美国物理学家黑格(A.J.Heeger,1936—)、化学家麦克迪尔米德(A.G.MacDiarmid,1927—2007)和日本化学家白川英树(1936—),以表彰他们在导电聚合物研究领域的开创性贡献。
在20世纪70年代,白川英树的学生在做合成聚乙炔的实验时,错误地提高了催化剂的用量,结果在反应液中形成了一层银白色发亮的膜状物。白川英树没有放过这样偶然发现的反常现象,继续进行深入研究。他与化学家麦克迪尔米德、物理学家黑格合作,发现掺杂I2的聚乙炔具有与金属材料一样的导电性,比原聚乙炔膜的导电性有了大幅度的提高。
高分子材料本属于不能导电的绝缘体,他们的发现开辟了高分子应用的新领域——导电高分子。一些高分子的共轭大π键体系为电荷传递提供了通路,像聚苯胺、聚苯等经过掺杂处理后也具有一定的导电性能。导电高分子材料可用于制造移动电子设备的开关、轻便的彩色显示屏等,还可作为微波吸收材料,用于飞机与舰艇等的隐形涂料。
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7.判断正误
(1)(2021·山东卷)聚乙炔用作绝缘材料( )
(2)(2024·河北模拟)掺杂态聚乙炔可用于制备太阳能电池,该类聚乙炔可导电( )
(3)(2024·浙江三模)聚乙炔中的C原子采取sp2杂化,其中未杂化的p轨道相互平行且重叠,可用于制备导电高分子材料( )
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液态的氯乙烷汽化时大量吸热,具有冷冻麻醉作用,可在身体局部产生快速镇痛效果。因此,常用氯乙烷与其他药物制成“复方氯乙烷气雾剂”,用于运动中的急性损伤,如肌肉拉伤、关节扭伤等的镇痛。
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8.判断正误
(1)(2022·海南卷)“复方氯乙烷气雾剂”可用于运动中急性损伤的镇痛( )
(2)(2024·安徽模拟)氯乙烷可与其他药物制成气雾剂,用于运动中的急性损伤,其在汽化时有冷冻麻醉作用( )
(3)(2024·吉林模拟)比赛中利用氯乙烷应急处理运动员软组织挫伤,其原理是氯乙烷汽化时破坏了共价键吸热,从而达到快速冷冻麻醉的作用( )
八、乙酸乙酯的制备与纯化(鲁科版选择性必修3第2章第4节)
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有机化学实验室大量制备乙酸乙酯通常经过反应回流和产物蒸馏提纯两个步骤。
步骤一:反应回流
在圆底烧瓶中加入体积比为1∶1的乙醇和冰醋酸,再加入乙醇和浓硫酸的混合物。将圆底烧瓶与球形冷凝管连接,用电加热套或油浴加热圆底烧瓶,并保持温度为110~120 ℃(如下左图)。反应物和产物以气体形式从圆底烧瓶逸出进入冷凝管内管,冷凝管的外管以低进高出方式持续通入冷水,进入内管的气体遇冷又凝结为液体回流至圆底烧瓶中。
步骤二:产物蒸馏提纯
反应后将回流装置改装成蒸馏装置(如下右图),用电加热套或油浴加热圆底烧瓶,控制温度在80 ℃以下,获得粗产品。
在获得的粗产品中缓慢加入饱和Na2CO3溶液至无二氧化碳逸出,分液保留酯层;在酯层中加入等体积的饱和NaCl溶液,充分混匀,以洗出酯层中的少量碳酸钠,酯层用pH试纸检验呈中性,分液保留酯层;向产品中继续加入饱和CaCl2溶液,充分混匀,以去除酯层中的乙醇,分液保留酯层;向产品中加入无水硫酸镁,干燥;对产品再次蒸馏,收集77 ℃左右的馏分。
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9.(2024·甘肃模拟)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味,实验室制备乙酸异戊酯的反应装置示意图和有关数据如下:
物质 相对分子质量 密度/(g·cm-3) 沸点/℃ 水中溶解性
异戊醇 88 0.812 3 131 微溶
乙酸 60 1.049 2 118 溶
乙酸异戊酯 130 0.867 0 142 难溶
实验步骤:
在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片,开始缓慢加热A,回流50分钟,反应液冷却至室温后,倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤,分出的产物加入少量无水硫酸镁固体,静置片刻,过滤除去硫酸镁固体,进行蒸馏纯化,收集140~143 ℃馏分,得到3.9 g乙酸异戊酯。
回答下列问题:
(1)仪器B的名称是____________________。
(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是__________________________; 第二次水洗的主要目的是______________________。
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后________(填字母)。
A.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出
B.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出
C.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口倒出
D.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是
____________________________________。
(5)实验中加入少量无水硫酸镁的目的是
________________________________。
(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是________(填字母)。
(7)在进行蒸馏操作时,若从130 ℃开始收集馏分,产率偏________(填“高”或“低”),原因是____________________________________
_______________________________________________________。
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1.葡萄糖的环状结构
葡萄糖分子中的醛基可以与分子内的羟基作用,形成两种六元环状结构。在葡萄糖水溶液中,存在着链状和环状结构葡萄糖之间的平衡,其中绝大部分葡萄糖为环状结构。很多单糖,以及寡糖和多糖中的单糖单元多以环状结构的形式存在。
2.纤维素的结构
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10.(2024·安徽卷)D-乙酰氨基葡萄糖(结构简式如右图所示)是一种天然存在的特殊单糖。下列有关该物质说法正确的是( )
A.分子式为C8H14O6N B.能发生缩聚反应
C.与葡萄糖互为同系物 D.分子中含有σ键,不含π键
11.(2023·湖北卷)中科院院士研究发现,纤维素可在低温下溶于NaOH溶液,恢复至室温后不稳定,加入尿素可得到室温下稳定的溶液,为纤维素绿色再生利用提供了新的解决方案。下列说法错误的是( )
A.纤维素是自然界分布广泛的一种多糖
B.纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
C.NaOH提供OH-破坏纤维素链之间的氢键
D.低温降低了纤维素在NaOH溶液中的溶解性
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头发主要由角蛋白组成,其中的含硫氨基酸形成的二硫键(—S—S—)是维持头发弹性和形状的一个重要结构。一般烫发时使用的还原剂可以使头发中的二硫键断裂,产生游离的巯基(—SH)。再用一定的工具将头发卷曲或拉直成需要的形状。然后用氧化剂使巯基之间发生反应,生成新的二硫键,使头发的形状得以固定。频繁烫发会对头发造成一定程度的损害。
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12.(2023·浙江卷)化学烫发巧妙利用了头发中蛋白质发生化学反应实现对头发的“定型”,其变化过程示意图如下。下列说法不正确的是( )
A.药剂A具有还原性
B.①→②过程若有2 mol S—S断裂,则转移4 mol 电子
C.②→③过程若药剂B是H2O2,其还原产物为O2
D.化学烫发通过改变头发中某些蛋白质中S—S 位置来实现头发的定型
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1.核酸的形成
2.碱基互补配对时形成氢键的示意图(虚线表示氢键)
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13.判断正误
(1)(2024·北京卷)核酸可看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子( )
(2)(2022·湖北卷)核酸可视为核苷酸的聚合产物( )
14.(2024·湖南卷)组成核酸的基本单元是核苷酸,下图是核酸的某一结构片段,下列说法错误的是( )
A.脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)结构中的碱基相同,戊糖不同
B.碱基与戊糖缩合形成核苷,核苷与磷酸缩合形成核苷酸,核苷酸缩合聚合得到核酸
C.核苷酸在一定条件下,既可以与酸反应,又可以与碱反应
D.核酸分子中碱基通过氢键实现互补配对
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一些微生物降解高分子,如聚乳酸()具有良好的生物相容性和生物可吸收性,可以用于手术缝合线、骨科固定材料、药物缓释材料等,手术后不用拆线或取出固定材料,减轻了患者与医生的负担。现在还出现了聚乳酸与淀粉等混合制成的生物降解塑料,可用于一次性餐具、食品和药品包装等;以及加入光敏剂的聚乙烯等光降解塑料,可用于农用地膜、包装袋等。
近年来,我国科学工作者已成功研究出以CO2为主要原料生产可降解高分子材料的技术。CO2是稳定分子,要让它转化为高分子是很困难的。然而他们发现稀土催化剂能活化CO2,使之与环氧丙烷()等反应生成聚合物。这种工艺目前已投入小规模生产,为消除“白色污染”和减轻温室效应作出了贡献。
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15.(2024·全国甲卷)我国化学工作者开发了一种回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法,其转化路线如下图所示。
下列叙述错误的是( )
A.PLA在碱性条件下可发生降解反应
B.MP的化学名称是丙酸甲酯
C.MP的同分异构体中含羧基的有3种
D.MMA可加聚生成高分子
16.(2024·北京卷)CO2的资源化利用有利于实现“碳中和”。利用CO2为原料可以合成新型可降解高分子P,其合成路线如下。
已知:反应①中无其他产物生成。下列说法不正确的是( )
A.CO2与X的化学计量比为1∶2
B.P完全水解得到的产物的分子式和Y的分子式相同
C.P可以利用碳碳双键进一步交联形成网状结构
D.Y通过碳碳双键的加聚反应生成的高分子难以降解
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1.脲醛树脂
尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生反应,最终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。
2.高强度芳纶纤维
20世纪60年代,人们合成了强度高、密度低,并且具有耐酸、耐碱、耐高温、耐磨等优异特性的芳香族聚酰胺纤维——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维,又称芳纶1414(商品名凯芙拉,数字1和4指单体对苯二甲酸和对苯二胺的官能团在苯环上的位置)。
它的强度高,密度却只有钢的1/5;其热稳定性高,在500 ℃高温下不会熔化分解。可以制成防弹装甲、消防服、防切割耐热手套,以及交通工具的结构材料和阻燃内饰等。
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17.判断正误
(1)(2024·湖北卷)制备芳纶纤维凯芙拉:
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(2)(2023·湖北卷)用化学方程式表示尿素与甲醛制备线型脲醛树脂:
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