专题七
物质的制备与合成
课题1
硫酸亚铁铵的制备
1．在实验中手不慎被划破，可用FeCl3溶液应急止血，其主要原因可能是( )
A．FeCl3溶液具有杀菌消毒作用
B．FeCl3溶液能使血液凝聚
C．FeCl3溶液能产生Fe(OH)3沉淀堵住伤口
D．FeCl3能使血液发生化学变化
2．25
℃时，在浓度为1
mol·L－1的(NH4)2SO4、(NH4)2CO3、(NH4)2Fe(SO4)2的溶液中，测得其c()分别为a、b、c(单位为mol·L－1)。下列判断正确的是( )
A．a＝b＝c
B．a＞b＞c
C．a＞c＞b
D．c＞a＞b
3．已知氧化性：Br2＞Fe3＋＞I2；还原性：I－＞Fe2＋＞Br－，则下列反应能发生的是( )
A．Br2＋2I－===2Br－＋I2
B．2Br－＋I2===Br2＋2I－
C．I2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2I－
D．2Fe3＋＋2Br－===2Fe2＋＋Br2
4．下列关于硫酸亚铁铵的叙述不正确的是( )
A．它的性质比一般亚铁盐稳定，不易被氧化
B．是由硫酸亚铁和硫酸铵组成的混合物
C．是一种复盐，属于纯净物
D．在水中的溶解度比硫酸亚铁小
5．“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”思想的是( )
①实验室收集氨气采用图1所示装置
②实验室中做氯气与钠反应的实验时采用图2所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验
④实验室中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A．②③④
B．①②③
C．①②④
D．①③④
6．下列关于制备硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]的叙述不正确的是( )
A．其操作过程可分为：①铁屑的净化，②硫酸亚铁的制取，③硫酸亚铁铵晶体的制备三个步骤
B．在铁屑和稀硫酸反应(加热)的过程中应适当补充水，使溶液体积基本保持不变
C．在蒸发皿中蒸发浓缩(NH4)2SO4和FeSO4混合液时，将溶液全部蒸干
D．在硫酸亚铁铵晶体析出后，抽滤，并用少量酒精洗去晶体表面附着的水分
7．某研究性学习小组为了检验硫酸亚铁铵晶体中含有、Fe2＋、和H2O，设计了如下实验步骤：①取少量晶体放在试管内，用酒精灯加热，试管口有液体产生说明晶体中含有水；②将加热后剩余的晶体溶解于水，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成，说明晶体中含有；③滤去白色沉淀，向滤液中加入过量的浓氢氧化钠溶液，加热，有能使红色石蕊试纸变蓝的气体产生，说明晶体中含有；④向步骤③的剩余液体中加入KSCN溶液，无明显变化，再加入少量氯水，溶液变血红色，说明晶体中含有亚铁离子。其中不能达到实验目的的是( )
A．①③④
B．①④
C．③④
D．④
8．(1)向Fe(OH)3胶体中逐滴加入HI溶液，有红褐色沉淀产生的原因是__________。
(2)继续加入沉淀溶解，溶液呈黄色，原因是____________________________。
(3)最后溶液颜色加深，原因是________________。
9．过量的铁溶于稀硫酸可得硫酸亚铁。等物质的量的硫酸亚铁与硫酸铵作用，能生成溶解度较小的硫酸亚铁铵晶体〔(NH4)2SO4·Fe(SO4)2·6H2O，浅绿色晶体〕，该晶体的商品名称为摩尔盐。
(1)写出上述反应的化学方程式__________________。
(2)若用15
mL
3
mol·L－1硫酸来制备摩尔盐，计算生成摩尔盐的质量。
(3)为了测定某批次摩尔盐的纯度，取该产品23.52
g，配成100
mL溶液，取出10
mL用0.10
mol·L－1
KMnO4溶液滴定，消耗KMnO4溶液10.00
mL。
①配平下列反应式：
______Fe2＋＋______
＋______H＋－______Mn2＋＋______Fe3＋＋______
______
②试求产品中摩尔盐的质量分数________________。
10．实验室向40
mL硫酸亚铁溶液(浓度约为4.0
mol·L－1)中加入过量硫酸铵来制取摩尔盐[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]，其流程如下：
请回答下列问题：
(1)摩尔盐的溶解度随温度变化并不大，采用冷却结晶回收率不高，有人建议直接采用蒸发结晶，你认为是否合理？__________，并给出你的理由________________________。
(2)若降温过程中未见摩尔盐晶体析出，可以__________促使结晶出现。
(3)下图所示为减压过滤装置，回答有关问题。
①写出图中A、B、C三种仪器的名称：
A__________；B__________；C__________。
②该装置图有几处错误，请指出。
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________(写出两处即可)
(4)过滤是一种常见的物质分离方法，下列实验方法也可用于物质分离的是__________。
a．分液 b．蒸馏
c．盐析 d．滴定
e．洗气 f．纸层析
(5)另取等量硫酸亚铁溶液和1
mol·L－1的酸性高锰酸钾溶液进行滴定：
①滴定终点的现象为________________________________________________，
滴定原理为________________________________________________(用离子反应方程式表示)。
②滴定过程中可能用到下列哪些仪器？__________。
(6)滴定至终点耗用高锰酸钾溶液40
mL，若实验最后得到摩尔盐晶体是58.8
g，则本次实验的产率为__________。
参考答案
1.
答案：B 解析：血液属于胶体，其胶粒遇到FeCl3时会发生聚沉而起到止血作用。
2.
答案：D 解析：三种溶液中均存在水解平衡：＋H2ONH3·H2O＋H＋，对于(NH4)2CO3，与的水解相互促进，使c()相对较小；对(NH4)2Fe(SO4)2，Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，c(H＋)增大，抑制了的水解。所以D项正确。
3.
答案：A 解析：在同一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物，还原剂的还原性大于还原产物。只要满足这个规律，氧化还原反应一般就能发生。A．氧化剂、氧化产物分别是Br2和I2，还原剂、还原产物分别是I－和Br－，根据已知条件：氧化性：Br2＞I2，还原性：I－＞Br－，满足上述规律，所以能够发生。
4.
答案：B 解析：硫酸亚铁铵是纯净物，不是混合物。
5.
答案：C 解析：实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验时有大量氯化氢和氨气挥发，易引起大气污染。
6.
答案：C 解析：在蒸发皿中蒸发浓缩溶液时，只需小火加热至溶液表面出现晶膜为止，不能将溶液全部蒸干，否则使硫酸亚铁铵晶体失去结晶水。
7.
答案：D 解析：因为在步骤③中加入了过量浓NaOH溶液，Fe2＋与OH－反应生成Fe(OH)2沉淀且加热时会转化成红褐色Fe(OH)3沉淀，故步骤④叙述不正确，也不能达到实验目的。
8.
解析：(1)加入HI溶液后会使胶体粒子发生聚沉，从而有Fe(OH)3沉积，出现红褐色沉淀；(2)因为HI为强酸，继续滴加会溶解Fe(OH)3沉淀，生成Fe3＋，表现黄色；(3)因为Fe3＋有氧化性，与I－不共存，发生反应：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，故表现碘水的颜色，使之变深。
答案：(1)电解质(HI)使氢氧化铁胶体发生了聚沉
(2)Fe(OH)3与HI发生中和反应生成了FeI3
(3)I－被Fe3＋氧化生成了I2
9.
解析：本题考查方程式的书写、运用化学方程式进行计算及其配平。(1)由题意包括两个化学反应。
(2)从(1)中分析得到反应关系式进行计算。设生成(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的物质的量为x。由上述方程式知：
H2SO4～FeSO4～(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
1
mol 1
mol
15×3×10－3
mol x
x＝0.045
mol
生成(NH4)2FeSO4·6H2O的质量为：0.045
mol×392
g·mol－1＝17.64
g
(3)先观察填上所缺的化学式H2O，再进行配平。然后运用关系式进行计算。
答案：(1)Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑
FeSO4＋(NH4)2SO4＋6H2O＝(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
(2)17.64
g
(3)①5 1 8 1 5 4H2O ②83.33%
10.
解析：(1)因为加入过量(NH4)2SO4，若采用蒸发结晶，会有(NH4)2SO4杂质，且在蒸发加热过程中，会使晶体失去结晶水。
(2)在过饱和溶液中加晶种或用玻璃棒摩擦烧杯壁能促使结晶。
(3)图中A为布氏漏斗，B为吸滤瓶，C为安全瓶。在减压过滤时，布氏漏斗颈口斜面应与吸滤瓶的支管口相对，安全瓶中的导管应左短右长。
(4)所给方法中，只有滴定不能用于物质的分离。
(5)用KMnO4溶液滴定FeSO4，不用其他指示剂，待KMnO4溶液不褪色即为终点，KMnO4溶液应用酸式滴定管盛放，故所用仪器为A、B。
(6)根据滴定反应方程式：5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O可知40
mL
KMnO4应与78.4
g摩尔盐反应，而实验中只得到58.8
g，故本次实验产率为×100%＝75%。
答案：(1)不合理
有两个原因：若蒸发结晶，会有硫酸铵杂质；会失去部分或全部结晶水
(2)用玻璃棒小心摩擦烧杯内壁(或向其中投入晶种)
(3)①布氏漏斗 吸滤瓶 安全瓶
②布氏漏斗颈口斜面应与吸滤瓶的支管口相对；安全瓶的长管和短管连接顺序错误
(4)a、b、c、e、f
(5)①最后一滴高锰酸钾溶液颜色不褪去(或溶液变红半分钟内不褪色)
5Fe2＋＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
②A、B
(6)75%课题实验7-1
硫酸亚铁铵的制备
硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，商品名为摩尔盐。硫酸亚铁可与硫酸铵生成硫酸亚铁铵，一般硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成摩尔盐后即比较稳定。
已知三种盐的溶解度（单位为g/100g水）如下表：
温度／℃
10
20
30
40
50
70
(NH4)2SO4
73.0
75.4
78.0
81.0
84.5
91.9
FeSO4·7H2O
40.0
48.0
60.0
73.3
－
－
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
18.1
21.2
24.5
27.9
31.3
38.5
某化学兴趣小组利用铁屑、稀硫酸和硫酸铵制备硫酸亚铁铵，具体实验步骤如下：
1．Fe屑的处理和称量
【操作】称取约5g铁屑，放入锥形瓶，加入15
mL10％Na2CO3溶液，小火加热10
min以除去Fe屑表面的油污，将剩余的碱液倒出，置于回收瓶中，用蒸馏水把Fe冲洗干净，干燥后称其质量，记为m1(Fe)，备用。
【问题】Na2CO3溶液用以除油污的原因是
，加热更有利于提高去污能力的原因是
，将剩余的碱液倒掉的方法是
。
2．FeSO4的制备
【操作】将称量好的Fe屑放入锥形瓶中，加入25
mL
3mol／L
H2SO4
，放在水浴中加热至不再有气体生成为止，再加入1
mL
3mol／L
H2SO4，趁热过滤，将滤液转移至蒸发皿中。
【问题】①反应的化学方程式为
，
②水浴加热过程中要注意往锥形瓶中补充适量水分，理由是
。
③制备FeSO4溶液时，用右图装置趁热过滤是
。该操作中
所需的主要玻璃仪器有
。
④趁热过滤的目的是
。
⑤反应结束时再加入1
mL
3mol／L
H2SO4的作用是
；
⑥在制备FeSO4过程中常会出现黄色现象，避免这种现象的有效方法是
。
3．(NH4)2SO4·FeSO4·6HO的制备
【操作】称取一定量的(NH4)2SO4并将其加入上面实验的蒸发皿中，缓缓加热，浓缩。放置冷却，得到硫酸亚铁铵的晶体。抽滤后，用无水乙醇洗涤晶体，除去其表面的水分，观察生成的硫酸亚铁铵的颜色和状态。称量为m2g。
【问题】
①称取的(NH4)2SO4质量为
。
②将(NH4)2SO4与FeSO4混合后加热、浓缩，停止加热的时机是
。
③加热、浓缩溶液时，不浓缩至干的理由是
。
④实验时，使摩尔盐结晶可以采取的方法是
。（填序号）
A．蒸发浓缩溶液、再自然冷却结晶
B．不蒸发溶液、直接自然冷却结晶
C．加热、蒸发、浓缩至晶体完全析出
⑤硫酸亚铁溶液在空气中易被氧化变质，操作时应注意：
a
；
b
。
⑥制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤而不用蒸馏水，根据是
。
⑦洗涤时
。
⑧本次实验中硫酸亚铁铵的产率为
。
4．
实验小结：
①(NH4)2SO4和硫酸亚铁溶液混合，加热浓缩即可制得硫酸亚铁铵，其主要原理是：
。
②硫酸亚铁铵，商品名称为摩尔盐，其化学式为
，
色晶体
是一种复盐。
溶于水，
溶于酒精。
③此实验中能体现绿色化学思想的具体做法
。
5．(NH4)2SO4·FeSO4·6HO纯度检测
称取两份质量均为1.96g的该硫酸亚铁铵，制成溶液。用未知浓度的KMnO4酸性溶液进行滴定。
①滴定时，将KMnO4酸性溶液装在
（酸式或碱式）滴定管，操作时用
手拿锥形瓶，眼睛
。
②已知MnO4－被还原为Mn2+，试写出该滴定过程中的离子方程式：
____________________________________________________________，
③判断该反应到达滴定终点的现象为
。
④假设到达滴定终点时，用去V
mL
KMnO4酸性溶液，则该KMnO4酸性溶液的浓度为
mol/L。
⑤在检验产品中Fe2+含量时，为什么要用不含氧的去离子水
？
抽气专题七
物质的制备与合成
7.2
阿司匹林的合成
1.不能用水浴加热的实验是( )
A.苯的硝化反应
B.银镜反应
C.制酚醛树脂
D.由乙醇制乙烯
解析:由乙醇制乙烯的实验需170
℃,而水浴加热最高为100
℃。苯的硝化反应用50~60
℃水浴加热,银镜反应用热水浴加热,制酚醛树脂用沸水浴加热。
答案:D
2.下列实验方案合理的是( )
生成乙酸乙酯的反应
A.配制50
g质量分数为5%的NaCl溶液:将45
mL水加入到盛有5
g
NaCl的烧杯中,搅拌溶解
B.制备乙酸乙酯:用如上图所示的实验装置
C.鉴定S:向溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液
D.鉴别环己烯和苯:将溴的四氯化碳溶液分别滴加到少量环己烯和苯中
解析:将45
mL水加入到盛有5
g
NaCl的烧杯中,搅拌溶解,所配制的50
g溶液的质量分数为10%;制备乙酸乙酯的实验中缺少浓硫酸;向溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液鉴定S,无法排除Ag+的干扰;将溴的四氯化碳溶液分别滴加到少量环己烯和苯中,环己烯使溴的四氯化碳溶液褪色而苯不能,可以鉴别环己烯和苯。本题考查我们对一定质量分数溶液的配制、乙酸乙酯的制备、硫酸根离子的检验等基本化学实验的认知和理解。
答案:D
3.利用下列装置(部分仪器已省略),能顺利完成对应实验的是( )
解析:A项,制乙酸乙酯时,导管末端不应插入液面以下,否则容易发生倒吸;B项,制备氢氧化亚铁时,滴管应插入液面以下,否则生成的氢氧化亚铁容易被氧化为氢氧化铁;C项,石油的蒸馏装置中温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口附近;D项,实验室制乙烯装置正确。
答案:D
4.下列有关实验原理或操作正确的是( )
A.选择合适的试剂,用图1所示装置可分别制取少量CO2、NO和O2
B.制备乙酸乙酯时,向乙醇中缓慢加入浓硫酸和冰醋酸
C.洗涤沉淀时(见图2),向漏斗中加适量水,搅拌并滤干
D.用广泛pH试纸测得0.10
mol·L-1
NH4Cl溶液的pH=5.2
解析:2NO+O22NO2,NO只能用排水法收集;洗涤沉淀时,不能搅拌以免破坏滤纸;pH试纸测定溶液的pH时只能读出整数值。
答案:B
5.下列有机物不能以苯为原料一步制取的是( )
A.
B.
C.
D.
解析:A项中物质可以通过苯的硝化反应直接反应制得;B项中物质可以通过苯与氢气直接加成制得;D项中物质可通过苯的卤代反应制得;而C项中物质不能由一步反应制得。
答案:C
6.下列实验能达到预期目的的是( )
A.向煮沸的1
mol·L-1
NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体
B.向乙酸乙酯中加入饱和Na2CO3溶液,振荡,分液分离除去乙酸乙酯中的少量乙酸
C.称取19.0
g
SnCl2,用100
mL蒸馏水溶解,配制1.0
mol·L-1
SnCl2溶液
D.用氢氧化铜粉末检验尿糖
解析:制备Fe(OH)3胶体时应将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,不能使用NaOH溶液,否则会生成Fe(OH)3沉淀,A错。SnCl2极易发生水解,配制溶液时应先将固体SnCl2溶于少量浓盐酸,再加水稀释到所需的浓度,配制成100
mL溶液,而不是溶解在100
mL蒸馏水中,C错。检验尿液中有无葡萄糖时,使用的氢氧化铜悬浊液必须是新制的,并在加热条件下进行,D错。
答案:B
7.1丁醇和乙酸在浓硫酸作用下,通过酯化反应制得乙酸丁酯,反应温度为115~125
℃,反应装置如下图。下列对该实验的描述错误的是( )
A.不能用水浴加热
B.长玻璃管起冷凝回流作用
C.提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤
D.加入过量乙酸可以提高1丁醇的转化率
解析:因为反应温度为
115~125
℃,所以无法使用水浴加热,故A对。反应物都具有挥发性,所以长玻璃管有冷凝回流的作用,故B对。提纯不能加氢氧化钠溶液洗涤,会发生水解反应,故C错。1丁醇和乙酸的酯化反应是可逆反应,加入过量乙酸,可促进反应正向进行,提高1丁醇的转化率,故D对。
答案:C
8.(2013江苏高考)3,5二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体,可用于天然物质白柠檬素的合成。一种以间苯三酚为原料的合成反应如下:
+2CH3OH
+2H2O
甲醇、乙醚和3,5二甲氧基苯酚的部分物理性质见下表:
物质
沸点/℃
熔点/℃
溶解性
甲醇
64.7
—
0.791
5
易溶于水
乙醚
34.5
—
0.713
8
微溶于水
3,5二甲氧基苯酚
—
33~36
—
易溶于甲醇、乙醚,微溶于水
(1)反应结束后,先分离出甲醇,再加入乙醚进行萃取。①分离出甲醇的操作是 。②萃取用到的分液漏斗使用前需 并洗净,分液时有机层在分液漏斗的 (填“上”或“下”)层。
(2)分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤。用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是 ;用饱和食盐水洗涤的目的是 。
(3)洗涤完成后,通过以下操作分离、提纯产物,正确的操作顺序是 (填字母)。
a.蒸馏除去乙醚
b.重结晶
c.过滤除去干燥剂
d.加入无水CaCl2干燥
(4)固液分离常采用减压过滤。为了防止倒吸,减压过滤完成后应先 ,再 。
解析:(1)①上述三种有机物均互溶,应根据沸点选取分离方法;②依据信息可知有机层的密度比水小,在上层;(2)混合物中只有盐酸与NaHCO3反应;(3)依据3,5二甲氧基苯酚的熔点可知常温下为固体,由过滤除去干燥剂,可知首先用无水CaCl2除去水,然后蒸馏除去乙醚。
答案:(1)①蒸馏 ②检查是否漏水 上
(2)除去HCl 除去少量NaHCO3且减少产物损失
(3)dcab
(4)拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管 关闭抽气泵
9.实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯。有关物质的物理性质如下表。请回答有关问题。
化合物
密度/(g·cm-3)
沸点/℃
溶解度/100
g水
正丁醇
0.810
118.0
9
冰醋酸
1.049
118.1
∞
乙酸正丁酯
0.882
126.1
0.7
Ⅰ.乙酸正丁酯粗产品的制备
在干燥的50
mL圆底烧瓶中,装入沸石,加入11.5
mL正丁醇和9.4
mL冰醋酸,再加3~4滴浓硫酸。然后安装分水器(作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水)、温度计及回流冷凝管,加热冷凝回流反应。
(1)本实验过程中可能产生多种有机副产物,写出其中两种的结构简式: 、 。
(2)实验中为了提高乙酸正丁酯的产率,采取的措施是 、 。
Ⅱ.乙酸正丁酯粗产品的制备
(1)将乙酸正丁酯粗产品用如下的操作进行精制:①水洗
②蒸馏 ③用无水MgSO4干燥 ④用10%碳酸钠洗涤,正确的操作步骤是 (填字母)。
A.①②③④
B.③①④②
C.①④①③②
D.④①③②③
(2)将酯层采用如下图所示装置蒸馏。
①写出上图中仪器A的名称 。冷却水从 口进入(填字母)。
②蒸馏收集乙酸正丁酯产品时,应将温度控制在 左右。
Ⅲ.计算产率
测量分水器内由乙酸与正丁醇反应生成的水体积为1.8
mL,假设在制取乙酸正丁酯过程中反应物和生成物没有损失,且忽略副反应,计算乙酸正丁酯的产率 。
解析:Ⅰ.(1)正丁醇在浓硫酸的作用下发生分子内或分子间的脱水反应等副反应,分别生成1丁烯或丁醚等;(2)实验中要提高乙酸正丁酯的产率,即使酯化反应平衡向右移动,采取的措施一是增大另一种反应物乙酸的浓度(用量),二是减小生成物的浓度。乙酸乙酯的制取,由于乙酸乙酯的沸点低于水,我们采取将乙酸乙酯蒸出的措施,但本题中乙酸正丁酯的沸点比水的高,因此采用分水器及时移走反应生成的水的措施。Ⅱ.(1)乙酸正丁酯粗产品中含有的杂质:乙酸、正丁醇、水、丁醚等,分析题目给出的四种操作:①水洗 ②蒸馏 ③用无水MgSO4干燥
④用10%碳酸钠洗涤,结合操作的难易、顺序和必要性,如干燥要放在水洗或10%碳酸钠洗涤之后,蒸馏操作复杂,一般放在最后等,可知正确的操作步骤是①④①③②,即C选项正确。Ⅲ.根据反应的化学方程式可知,水的产率就是乙酸正丁酯的产率。由11.5
mL正丁醇及其密度0.810
g·cm-3求得其质量为9.315
g,物质的量约为0.126
mol,完全反应生成水0.126
mol(2.268
g),而实际生成水1.8
g,产率=×100%=79.4%。
答案:Ⅰ.(1)CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3
CH2CHCH2CH3
(2)用分水器及时移走反应生成的水,减少生成物的浓度 使用过量醋酸,提高正丁醇的转化率
Ⅱ.(1)C
(2)①冷凝管
g ②126.1
℃
Ⅲ.79.4%
10.阿司匹林(又叫乙酰水杨酸)是由水杨酸和乙酸酐合成的。在生成乙酰水杨酸的同时,水杨酸分子间也能发生缩合反应,生成少量聚合物(副产物)。
主反应:+(CH3CO)2O
+CH3COOH
副反应:n+nH2O
合成乙酰水杨酸的实验步骤如下:
①向150
mL干燥锥形瓶中加入2
g水杨酸、5
mL乙酸酐和5滴浓硫酸,振荡,待其溶解后,控制温度在85~90
℃条件下反应5~10
min。然后冷却,即有乙酰水杨酸晶体析出。
②减压过滤,用滤液淋洗锥形瓶,直至所有晶体被收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次,继续抽滤,尽量将溶剂抽干。然后将粗产品转移至表面皿上,在空气中风干。
③将粗产品置于100
mL烧杯中,搅拌并缓慢加入25
mL饱和碳酸氢钠溶液,加完后继续搅拌2~3
min,直到没有二氧化碳气体产生为止。过滤,用5~10
mL蒸馏水洗涤沉淀,合并滤液于烧杯中,不断搅拌,慢慢加入15
mL
4
mol·L-1盐酸,将烧杯置于冷水中冷却,即有晶体析出。抽滤,用冷水洗涤晶体1~2次,再抽干水分,即得产品。
请回答下列问题:
(1)第①步中,要控制反应温度在85~90
℃,应采用 加热方法。用这种加热方法需要的玻璃仪器有 。
(2)在第②步中,用冷水洗涤晶体,其目的是 。
(3)第③步中,加入碳酸氢钠的作用是 ,加入盐酸的作用是 。
(4)如何检验产品中是否混有水杨酸 。
答案:(1)水浴 酒精灯、烧杯、温度计
(2)洗涤晶体表面附着的杂质、减少阿司匹林因溶解而引起的损耗
(3)使阿司匹林转化为可溶性盐,而与不溶性的物质相互分离 将阿司匹林的可溶性盐重新转化为阿司匹林,从而达到提纯的目的
(4)向水中加入少量产品,然后滴加FeCl3溶液,若有紫色出现,说明产品中有水杨酸;若无紫色出现,说明产品中不含水杨酸专题七
物质的制备与合成
7.1
硫酸亚铁铵的制备
1.将硫酸亚铁和硫酸铵以物质的量之比为1∶1混合,加热浓缩,再冷却结晶,最先析出的晶体是( )
A.硫酸亚铁
B.硫酸铵
C.硫酸亚铁铵
D.硫酸亚铁和硫酸铵混合晶体
解析:将FeSO4和(NH4)2SO4以物质的量之比为1∶1混合时,加热浓缩,冷却结晶即析出硫酸亚铁铵晶体。
答案:C
2.用硫酸和铁屑制备硫酸亚铁,反应结束后,需将反应液进行过滤,但过滤时常出现漏斗颈下端管口堵塞的现象,可采取的措施是( )
A.将普通漏斗改为分液漏斗
B.将漏斗预热,进行热过滤
C.增加滤纸层数
D.向溶液中加一些稀硫酸
解析:反应后的溶液是几乎饱和的硫酸亚铁溶液,进行过滤时常出现漏斗颈下端管口堵塞的现象,是由于滤液在漏斗颈下端遇冷析出晶体造成的,可采取的措施是将漏斗预热,进行热过滤。
答案:B
3.实验室制取气体时,吸收尾气的方案,正确的是( )
①向KMnO4晶体中加入浓盐酸,产生的气体进行漂白实验后的尾气用NaOH溶液吸收
②向Na2SO4晶体中滴入浓硫酸,尾气用氨水吸收
③向FeS固体中滴入稀盐酸,最后的尾气用CuSO4溶液吸收
④浓硫酸与食盐晶体共热,将多余的气体用水吸收
A.①④
B.②③
C.①③④
D.①②③④
解析:①②③④的尾气分别是Cl2、SO2、H2S、HCl,分别用NaOH溶液、氨水、CuSO4溶液、水吸收。
答案:D
4.用倾析法进行分离适用于( )
A.沉淀的结晶颗粒较小
B.沉淀的结晶颗粒较大
C.沉淀不容易沉降
D.沉淀的质量较小
解析:当沉淀的结晶颗粒较大,静置后容易沉降至容器底部时,常用倾析法(也称倾注法)进行分离或洗涤。
答案:B
5.工业上用硫酸和废铁屑制备硫酸亚铁时,为了提高产品的质量,常采取的措施是( )
A.硫酸过量
B.铁屑过量
C.硫酸和铁的物质的量之比为1∶1
D.需要用浓硫酸
解析:铁屑过量可以还原氧化生成的Fe3+,Fe
+
2Fe3+3Fe2+,保证Fe2+稳定、纯净地存在,减少产物中的Fe3+杂质。
答案:B
6.如图为实验室制氢气的简易装置。若在加稀硫酸时,发现锌粒、酸没有接触而稀硫酸又不够,为使反应顺利进行,则可以从漏斗中加入的试剂是( )
①食盐水 ②KNO3溶液 ③适量硫酸铜溶液 ④Na2CO3溶液 ⑤CCl4 ⑥浓氨水
A.①③⑤
B.②⑥
C.③⑤
D.①②④
解析:加入食盐水相当于稀释硫酸使之与锌粒接触而反应;加入KNO3溶液会产生氮的低价态化合物而不是氢气;加入适量的CuSO4溶液析出Cu,Cu与Zn构成原电池,使得反应速率加快;加入Na2CO3溶液与H2SO4反应消耗H2SO4,不能再产生H2;CCl4使得H2SO4液面上升与Zn接触反应;浓氨水与H2SO4反应消耗H2SO4,不能再产生H2,故①③⑤可以从漏斗中加入。
答案:A
7.设计学生实验要注意安全、无污染、现象明显。根据启普发生器原理,可用底部有小孔的试管制简易的气体发生器(如图)。若关闭K,不能使反应停止,可将试管从烧杯中取出(会有部分气体逸散)。下列气体的制取宜使用该装置的是( )
A.用二氧化锰(粉末)与双氧水制氧气
B.用锌粒与稀硫酸制氢气
C.用硫化亚铁(块状)与盐酸制硫化氢
D.用碳酸钙(块状)与稀硫酸制二氧化碳
解析:选项A中二氧化锰为粉末状物质,关闭K时,反应不能停止;选项B中Zn为颗粒状物质,关闭K可以使试管内的气体压强增大,能使反应停止;选项C与选项B相似,但H2S有毒,对空气造成污染;选项D中CaCO3与H2SO4反应生成CaSO4,由于CaSO4微溶于水,附着在CaCO3表面,使反应停止,达不到制取CO2的目的。
答案:B
8.FeSO4·7H2O晶体是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO4·7H2O晶体:
①将5%
Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中,加热数分钟,用倾析法除去Na2CO3溶液,然后将废铁屑用水洗涤2
~
3次;
②向洗涤过的废铁屑中加入适量的稀硫酸,控制温度在50
~
80
℃之间至铁屑耗尽;
③趁热过滤,将滤液转入到密闭容器中,静置、冷却结晶;
④待结晶完毕后,滤出晶体,用少量冰水洗涤2~3次,再用滤纸将晶体吸干;
⑤将制得的FeSO4·7H2O晶体放在一个小广口瓶中,密闭保存。
请回答下列问题:
(1)实验步骤①的目的是 ,加热的作用是 。
(2)实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体,其目的是 。
解析:该实验中的原料为废铁屑,实验步骤①的目的是对原料的处理,分析原料和使用的试剂,原料为废铁屑,试剂为Na2CO3溶液。Na2CO3溶液是一种碱性溶液,根据对原料除杂要求,不难推出该过程是除去原料上的油污。至于加热原因,根据盐类水解知识可知,升高温度,促进了Na2CO3的水解,溶液碱性增强,去油污能力增强。废铁屑除了有杂质油污,肯定有三价铁,在实验操作中也必须除去。步骤④用冰水洗涤,“洗”显然是除去实验中带入的杂质,即洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质,用“冰水”洗涤而不用常温水洗涤,是为了尽可能减少晶体的溶解,降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗问题。
答案:(1)除油污 升高温度,溶液碱性增强,去油污能力增强 (2)降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗
9.下列有关锌与H2SO4反应及ZnSO4·7H2SO4制备实验,回答各问题。
(1)实验室中利用Zn与稀硫酸反应制取H2时,通常用粗锌,原因是 。
(2)如果足量锌中混有少量Fe和Cu的杂质,对制取纯净ZnSO4 (填“有”或“没有”)影响,原因是
。
(3)如果稀硫酸中混有少量CuSO4,对制取纯净ZnSO4·7H2O (填“有”或“没有”)影响,原因是 。
(4)制备ZnSO4·7H2O时:①使锌过量;②使H2SO4过量。你认为应该采用 ,原因是 。
(5)下列为制备ZnSO4·7H2O的六个操作步骤,补充完整。
①使过量Zn与稀硫酸反应,目的是 。
② ,除去未反应的Zn及其他不溶性杂质。
③ ,除去大部分水,使溶液浓缩。
④冷却结晶。
⑤ ,将晶体与溶液分离。
⑥干燥晶体。
解析:实验室常用含有杂质的锌与稀硫酸反应,这是由于形成的原电池加快了反应速率的缘故。制备中,只要Zn过量,Zn中的杂质Fe、Cu和溶液中的CuSO4都不会影响产品的质量。
答案:(1)纯锌与稀硫酸反应极慢,而含杂质的锌与稀硫酸反应较快,因为锌、杂质和稀硫酸可以构成原电池
(2)没有 铜不与稀硫酸反应,可以滤去,铁虽然能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,但锌比铁的活动性强,可以把铁从硫酸亚铁中置换出来,最后亦可滤去
(3)没有 Cu2+可被Zn置换生成Cu,可以滤去
(4)① 锌除了跟稀硫酸反应生成ZnSO4外,还要还原其他杂质,锌过量易于滤去
(5)①生成ZnSO4同时除去其他杂质 ②过滤 ③蒸发 ⑤过滤
10.(2013全国大纲卷)制备氮化镁的装置示意图如下:
回答下列问题:
(1)检查装置气密性的方法是 。a的名称是 ,b的名称是 。
(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式: 。
(3)C的作用是 ,D的作用是 ,是否可以把C与D的位置对调并说明理由 。
(4)写出E中发生反应的化学方程式: 。
(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁,写出实验操作及现象 。
解析:(1)该装置所连仪器较多,所以需微热b,G中有气泡冒出,停止加热冷却后,G中插在溶液里的玻璃管若形成一段水柱,则气密性良好。a为分液漏斗;b为圆底烧瓶。
(2)由题意知NaNO2与(NH4)2SO4反应制得N2,
其化学方程式为(NH4)2SO4+2NaNO22N2↑+Na2SO4+4H2O。
(3)C中的FeSO4具有还原性,可推测其作用是除去氧气或A中生成的氮氧化物;D中浓硫酸的作用是除去水蒸气;若将C与D的位置对调则无法除去水蒸气。
(4)E中发生的反应应为N2+3MgMg3N2。
(5)Mg3N2与水反应可生成Mg(OH)2和NH3,依据此反应可确定是否含有Mg3N2,具体操作及现象为:取少量产物于试管中,加少量蒸馏水,试管底部有沉淀生成,可闻到刺激性氨味(或把湿润的红色石蕊试纸放在管口,试纸变蓝),证明产物中含有Mg3N2;弃去上清液,加入盐酸,若观察到有气泡产生,则证明产物中含有未反应的镁。
答案:(1)微热b,这时G中有气泡冒出,停止加热冷却后,G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱,则气密性良好 分液漏斗 圆底烧瓶
(2)(NH4)2SO4+2NaNO22N2↑+Na2SO4+4H2O
(3)除去氧气(及氮氧化物) 除去水蒸气 不能,对调后无法除去水蒸气
(4)N2+3MgMg3N2
(5)取少量产物于试管中,加少量蒸馏水,试管底部有沉淀生成,可闻到刺激性氨味(把润湿的红色石蕊试纸放在管口,试纸变蓝),证明产物中含有氮化镁;弃去上清液,加入盐酸,若观察到有气泡产生,则证明产物中含有未反应的镁阿司匹林的合成
实验原理
M=138.12
M=102.09
M=180.15
（酸催化）
利用阿斯匹林的钠盐溶于水来分离少量不溶性聚合物
ρ(乙酐)=1.0820
实验试剂
水杨酸2.00g(0.015mol)，乙酸酐5mL(0.053mol)问题：两反应物的比例为何如此悬殊]，饱和NaHCO3(aq)
4mol/L盐酸，浓流酸，冰块。
实验仪器
150mL锥形瓶，5mL吸量管（干燥，附洗耳球），100mL、250mL、500mL烧杯各一只，加热器，橡胶塞，温度计，玻棒，布氏漏斗，表面皿，药匙，
50mL量筒，烘箱。
实验步骤
实验注意事项、实验改进
一．乙酰水杨酸制备
（1）称取水杨酸1.98g于锥形瓶（150mL）；在通风条件下用吸量管取乙酸酐5mL，加入锥形瓶，滴入5滴浓流酸，摇动使固体全部溶解，盖上带玻璃管的胶塞，在事先预热的水浴中加热5-10min水浴装置：500mL烧杯中加100mL水、沸石，用温度计控制85℃-90℃。（2）取出锥形瓶，将液体转移至250mL烧杯并冷却至室温（可能会没有晶析出）。加入50mL水，同时剧烈搅拌；冰水中冷却10min，晶体完全析出。（3）抽滤。冷水洗涤几次，尽量抽干，固体转移至表面皿，风干。
（1）若用3mL可减少副反应发生，易于晶体析出，提高产率。n(水杨酸)
:n(乙酸酐)=1:2~3较为合适。浓硫酸作用在于破坏水杨酸分子内氢键，降低反应温度（150℃-160℃）到85℃～90℃发生，避免高温副反应发生，提高产品纯度、产率。浓硫酸用量要控制（V<0.2mL）。附乙酰水杨酸分解温度：126℃-135℃水杨酸与乙酐混合后没有及时加硫酸并加热，会发生较多副反应。（2）该步搅拌要激烈，否则会析出块状物体，影响后续实验。（3）准备干燥、干净的抽滤瓶，用母液洗烧杯二至三次，尽量将固体都转移至漏斗。
二．乙酰水杨酸提纯
（1）粗产品置于100mL烧杯中缓慢加入饱和NaHCO3溶液，产生大量气体，固体大部分溶解。共加入约5mL
饱和NaHCO3(aq)搅拌至无气体产生。（2）用干净的抽滤瓶抽滤，用5-10mL水洗（可先转移溶液，后洗）。将滤液和洗涤液合并并转移至100mL烧杯中，缓缓加入15mL
4mol/L的盐酸。边加边搅拌，有大量气泡产生。（3）用冰水冷却10min后抽滤，2-3mL冷水洗涤几次，抽干。干燥。称量。（4）取几粒结晶，加5mL水，滴加1%FeCl3溶液。检验纯度。
（1）饱和NaHCO3溶液溶解乙酰水杨酸，不溶解水杨酸聚合物，以此提纯乙酰水杨酸。（2）加入盐酸要滴加，加入过快会导致析出过大的晶粒影响干燥。（3）干燥步骤未取得较好方法，烘箱中80℃1h以上会烧焦，本次用55min。产品秤量：1.57g，理论：2.58g。产率60.85%（4）为增加水杨酸和乙酰水杨酸在水中溶解度，可加入乙醇少许。
实验原理
M=138.12
M=102.09
M=180.15
（碱催化）
实验试剂
水杨酸1.00g(0.0072mol)，0.05gNa2CO3
，乙酸酐0.9mL(0.0095mol)，浓盐酸，冰块。
实验仪器
15×150mm试管，
100mL、
250mL烧杯各一只，布氏漏斗，
温度计，玻棒，药匙，加热器，烘箱。
实验原理
M=138.12
M=102.09
M=180.15
（碱催化）
实验试剂
水杨酸1.00g(0.0072mol)，0.05gNa2CO3
，乙酸酐0.9mL(0.0095mol)，浓盐酸，冰块。
实验仪器
15×150mm试管，
100mL、
250mL烧杯各一只，布氏漏斗，吸量管
温度计，玻棒，药匙，加热器，烘箱。
实验步骤
（1）在15×150mm干净、干燥试管中加入1.00g水杨酸，0.05gNa2CO3
，在通风条件下用吸量管量取0.9mL乙酸酐，一并加入。（为使固体都进入试管底部，必须后加乙酸酐）
（2）在250mL烧杯水浴加热，控制80℃-85℃，至溶解后再加热10min。达到既定温度后固体全部溶解，有气泡生成。事先于100mL烧杯准备12mL冷水，加入4滴盐酸（通风条件下操作，先加水，以免盐酸挥发）
（3）趁热将试管中反应物倒入上述烧杯(操作须迅速，以免固体残留试管，冷水无法洗出，影响产率)
，冰水浴10min，至晶体完全析出，抽滤，冷水(每次2-3mL)
洗两次，压干。
（4）95℃干燥50min
(干燥条件需改进)，称量产品m=1.04g
备注:碱催化方案乙酰水杨酸产率比酸催化方案高，理论产量1.3g，产率达80%。专题七
物质的制备与合成
(时间:90分钟 满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H:1 N:14 O:16 S:32 Fe:56
一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分,每小题有1~2个选项符合题意)
1.20世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高作出了巨大贡献。下列各组物质全部由化学合成得到的是( )
A.玻璃、纤维素、青霉素
B.尿素、食盐、聚乙烯
C.涤纶、洗衣粉、阿司匹林
D.石英、橡胶、磷化铟
解析:纤维素有天然的,如棉花的主要成分就是纤维素,故A错;
B中食盐不需要化学合成,所以B错;C中三种物质均需化学合成,所以正确;石英的成分是SiO2,不需要化学合成,故D错。
答案:C
2.在实验室进行下列有关物质的制备流程中,理论上正确、操作上可行且经济上合理的是( )
A.CCOCO2Na2CO3
B.CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2
C.CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
D.FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
解析:解题的关键是:准确判断在实验室进行的物质的制备过程中,要理论上正确、操作上可行且经济上合理。A项中实验室里用在空气中点燃单质碳来制备CO的方法,在操作上是不可行的;B项中用硝酸银溶液与铜反应来制备Cu(NO3)2是不经济的;D项中用铁点燃制备氧化铁在理论上不正确、操作上不可行;只有C符合要求。
答案:C
3.下列说法正确的是( )
A.氢氧化铝用于治疗胃酸过多
B.医用酒精用于解热镇痛
C.长期大量使用阿司匹林可预防疾病,没有副作用
D.阿司匹林属于国际奥委会严格禁止的兴奋剂
解析:医用酒精用于杀菌消毒;长期大量使用阿司匹林,可引起胃肠道不适等;阿司匹林不属于兴奋剂。
答案:A
4.某课外实验小组设计的下列实验不合理的是( )
解析:A项,生成的H2能将体系中的O2排出,观察到Fe(OH)2白色沉淀;B项,脱脂棉燃烧,能说明Na2O2与水反应放热;C项,不能用排水法收集NO2气体;D项,NaOH溶于水放热,且提供OH-,抑制NH3·H2O的电离,能用于制备少量NH3。
答案:C
5.下列实验操作不正确的是( )
A.制摩尔盐时用酒精洗涤产品,而在制阿司匹林时用水洗涤产品
B.为除去阿司匹林粗产品中的聚合物,将制得的阿司匹林粗产品与饱和碳酸氢钠溶液充分反应后过滤
C.在海带中提取碘的实验中既可以用四氯化碳作萃取剂也可以用酒精作萃取剂
D.如果皮肤上不慎沾有苯酚,应立即用酒精清洗,不可用NaOH溶液冲洗
解析:由于酒精与水能够以任意比例互溶,酒精不能用作提取碘的萃取剂。
答案:C
6.利用下列各组中的物质间反应制备和收集少量相应气体,能采用如图所示实验装置的是( )
①浓氨水与固体NaOH ②H2O2溶液与二氧化锰 ③稀硝酸与铜片 ④方解石与稀盐酸 ⑤Zn粒与稀盐酸
A.①⑤
B.②④
C.③⑤
D.④⑤
解析:该装置所制备的气体收集方法采用“短进长出”,说明待收集的气体密度小于空气,①是制备氨气;②是制备氧气;③是制备NO;④是制备CO2;⑤是制备H2。首先排除②和④,此外NO不能用排空气法收集,只能用排水法收集,则正确答案为A项。
答案:A
7.下列实验装置图正确的是( )
解析:A选项,实验室制备乙烯控制乙醇的分解温度是关键,乙醇在圆底烧瓶中,温度计的水银球必须置于反应混合液的液面以下测乙醇的分解温度;C选项,实验室制备氯气是在加热条件下反应的,该装置没有热源,由于反应在加热条件下进行,盐酸的挥发性导致一部分氯化氢气体随着氯气挥发出来,同时伴有少量的水蒸气产生,所以在收集装置前应该连有两个洗气瓶,一个装有饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体,一个装有浓硫酸除去氯气中的水蒸气,而该装置中没有热源和除杂装置;D选项,随着乙酸乙酯挥发出来的有乙醇和乙酸,其中乙醇极易溶于水,而乙酸又能和碳酸钠溶液反应,导管插入液面下会产生倒吸。
答案:B
8.下列有关物质的制备流程中(最后的物质是目标产物),理论上正确,操作上可行,经济上合理的是( )
A.FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
B.CH2CH2CH3—CH3
C.CaCO3CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
D.AlAl2(SO4)3溶液Al(OH)3
解析:A项,Fe燃烧后的产物为Fe3O4,加入稀硫酸溶解后溶液中还含有杂质FeSO4;B项,用CH2CH2直接与Cl2加成即可得目标产物,光照时的取代反应产物众多且难分离;D项,理论和操作上均可行,但不经济。
答案:C
9.下列气体的制备可采用如图所示装置的是( )
A.甲酸在浓硫酸作用下制取一氧化碳:HCOOHCO↑+H2O
B.铜与稀硝酸反应制取一氧化氮
C.乙醇与浓硫酸反应制取乙烯
D.氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢
解析:一氧化碳和一氧化氮均不溶于水,可用排水法收集;C项,此装置中没有温度计,不能控制温度;D项,氯化氢极易溶于水,不能用排水法收集。
答案:AB
10.以溴乙烷为原料制备1,2二溴乙烷,下列方案中最合理的是( )
A.CH3CH2BrCH3CH2OH
CH2CH2CH2BrCH2Br
B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C.CH3CH2BrCH2CH2
CH3CH2BrCH2BrCH2Br
D.CH3CH2BrCH2CH2
CH2BrCH2Br
解析:A、C项步骤多,B项步骤最少,但取代反应不会停留在“CH2BrCH2Br”阶段,副产物特别多;D项相对步骤少,操作简单,副产物少,合理。所以选D。
答案:D
11.食品香精菠萝酯的生产路线(反应条件略去)如下:
下列叙述错误的是( )
A.步骤(1)产物中残留的苯酚可用FeCl3溶液检验
B.苯酚和菠萝酯均可与酸性KMnO4溶液发生反应
C.苯氧乙酸和菠萝酯均可与NaOH溶液发生反应
D.步骤(2)产物中残留的烯丙醇可用溴水检验
解析:A项,苯酚与ClCH2COOH反应生成的苯氧乙酸不含有酚羟基,故残留物中若含有苯酚,可以与FeCl3溶液作用显紫色;B项,苯酚可以被O2所氧化而呈粉红色,当然也可以被酸性KMnO4溶液氧化,菠萝酯含有碳碳双键,故也可被酸性KMnO4溶液氧化;苯氧乙酸中含有羧酸,可与碱发生中和反应,菠萝酯属于酯,可以在碱性条件下发生水解;由于菠萝酯含有碳碳双键,也可以使溴水褪色,故不能用来检验残留的烯丙醇。
答案:D
12.甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体。旧法合成的反应是:
(CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN;
(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4
CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4
90年代新法的反应是:
CH3CHCH2+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3
与旧法比较,新法的优点是( )
A.原料无爆炸危险
B.原料都是无毒物质
C.没有副产物,原料利用率高
D.对设备腐蚀性较小
解析:A.新法的原料中有CO可燃性气体,有爆炸极限,不能说“原料无爆炸危险”。B.新法的原料中有CO,CO有毒,所以不能说“原料都是无毒物质”。C.由新法的化学方程式看,产物只写了一种,而旧法的反应化学方程式中,产物有两种,可推知新法的优点是“没有副产物,原料利用率高”。D.对比三个化学方程式,可知新法的原料中没有HCN和H2SO4,故对设备腐蚀性较小。
答案:CD
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(12分)将绿矾(FeSO4·7H2O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体。
(NH4)2SO4+FeSO4+6H2O(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓
根据下图回答:
(1)步骤1
Na2CO3的主要作用是 。
(2)步骤2中铁屑过量的目的是(用离子方程式表示) 。
(3)步骤3中,加入(NH4)2SO4固体后,要得到摩尔盐晶体,需经过的实验操作包括:蒸发浓缩、 、 。
解析:(1)Na2CO3溶液呈碱性,可除油污。
(2)可除去溶液中可能存在的Fe3+。
(3)从溶液中获取结晶水合物,只能采用冷却热饱和溶液的方法。
答案:(1)除去铁屑表面的油污
(2)Fe+2Fe3+3Fe2+
(3)冷却结晶 过滤
14.(14分)实验室里用乙醇和浓硫酸反应制取乙烯,接着再用溴与之反应生成1,2二溴乙烷。在制备过程中由于部分乙醇被浓硫酸氧化还会产生CO2、SO2,并进而与Br2反应生成HBr等酸性气体。
(1)用下列仪器,以上述三种物质为原料制备1,2二溴乙烷。如果气体流向为从左到右,正确的连接顺序是(短接口或橡皮管均已略去):
经A(1)插入A中, 接A(2);A(3)接 接 接 接 。
(2)在三颈烧瓶A中的主要反应的化学方程式为 ;
(3)在反应管E中进行的主要反应的化学方程式为 ;
(4)温度计水银球的正确位置是 ;
(5)反应管E中加入少量水及把反应管E置于盛有冷水的小烧杯是因为 。
解析:三颈烧瓶中是浓硫酸跟乙醇反应产生乙烯的装置,所以A(1)中应插入温度计,A(2)中插入D(以便滴加浓硫酸、乙醇的混合物),A(3)连C(C装置是防止倒吸的安全瓶装置)。由于生成的乙烯中含有二氧化硫、二氧化碳等杂质气体,所以C跟F相接,F再跟E相接,最后接吸收瓶。三颈烧瓶中温度计的作用是测量和控制反应混合液的温度,所以应插入液面下。由于液溴极易挥发,所以反应管E中要加入少量水,整支反应管E置于盛有冷水的烧杯中。
答案:(1)B D C F E G
(2)CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
(3)CH2CH2+Br2BrCH2CH2Br
(4)插入至液面以下
(5)溴易挥发,这样做可以减少溴的挥发损失
15.(2013上海高考)(16分)沐舒坦(结构简式为
,不考虑立体异构)是临床上使用广泛的祛痰药。下图所示是其多条合成路线中的一条(反应试剂和反应条件均未标出)。
C7H8C7H7NO2C7H5NO4C7H7NO2
AC7H7NOBr2
B沐舒坦
已知:
完成下列填空:
(1)写出反应试剂和反应条件。
反应① 反应⑤
(2)写出反应类型。
反应③ 反应⑥
(3)写出结构简式。
A B
(4)反应⑥中除加入反应试剂C外,还需要加入K2CO3,其目的是为了中和 ,防止 。
(5)写出两种C的能发生水解反应,且只含3种不同化学环境氢原子的同分异构体的结构简式。
(6)反应②、反应③的顺序不能颠倒,其原因是 、 。
解析:(1)C7H8为,因此反应①为的硝化反应,试剂为浓硝酸,浓硫酸作催化剂,用水浴加热,反应⑤为的酯化反应,试剂为CH3OH,浓硫酸作催化剂。
(2)反应③为C7H5NO4C7H7NO2,从分子式上看多了2个H原子少了2个O原子,应该为还原反应。
反应⑥由
为取代反应,取代Cl原子。
(3)A:C7H7NO2为,由C7H5NO4还原得到的。
B:由结构可知,C7H7NOBr2为。
(4)反应⑥中,取代Cl后,生成HCl,所以K2CO3是中和HCl的,防止HCl与—NH2反应生成盐。
(5)由于有—NH2、—OH,且水解,可考虑肽键的水解反应,结合有3种不同化学环境氢原子,故可为
CH3CH2CONHCH2CH2CH3或CH3CONH—C(CH3)3等。
(6)—NH2有还原性,易被氧化,因此,高锰酸钾氧化甲基的同时,也将氨基氧化,最终得不到A。
答案:(1)浓硝酸和浓硫酸,水浴加热 CH3OH、浓硫酸,加热 (2)还原反应 取代反应
(3)
(4)HCl HCl能与—NH2反应
(5)H3CCH2CONHCH2CH2CH3和H3CCONHC(CH3)3
(6)高锰酸钾氧化甲基的同时,也将氨基氧化,最终得不到A
16.(10分)硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定,是分析化学中常用的还原剂,其实验室制备流程如下:
回答下列问题:
(1)判断铁屑与硫酸基本反应完全的现象是 。
(2)某同学认为铁屑与硫酸反应不需精确温度,因此不使用热水浴加热,改用酒精灯断断续续加热维持温度,该做法的不妥之处是 。
(3)“趁热过滤”后的滤液有时略显黄色,分析其原因是(用离子方程式表示) 。
(4)忽略油污质量,本实验中应称量(NH4)2SO4固体的质量为
g。
(5)若上述流程用于大量生产,“冷却结晶”后的母液最佳处理方法是 。
解析:(1)根据铁屑与硫酸反应的现象的消失来判断两者是否完全反应,所以判断铁屑与硫酸基本反应完全的现象是不再有气泡产生(或只有极少量气泡产生)。(2)铁屑与硫酸反应不需精确温度,但改用酒精灯断断续续加热维持温度不妥:一是可能溶液温度控制不准确,如温度过高Fe2+易被氧化;二是由于反应有氢气生成,用明火加热不安全。(3)“趁热过滤”后的滤液有时略显黄色,是由于有少量Fe2+被氧化,用离子方程式表示为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O。(4)忽略油污质量,本实验中有5.0
g-2.2
g=2.8
g
Fe,反应生成硫酸亚铁0.05
mol,应称量(NH4)2SO4固体的物质的量也是0.05
mol,质量为6.6
g。(5)若上述流程用于大量生产,“冷却结晶”后的母液中含有(NH4)2SO4、FeSO4等物质,为充分利用原料,最佳处理方法是循环使用。
答案:(1)不再有气泡产生(或只有极少量气泡产生)
(2)若控制不准确,温度过高Fe2+易被氧化;由于有氢气生成,明火加热不安全 (3)4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O (4)6.6 (5)循环使用(共14张PPT)
专题7
物质的制备与合成
课题1 硫酸亚铁铵的制备
一、硫酸亚铁铵的性质
硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体,商品名为摩尔盐,是一种复盐,易溶于水,不溶于乙醇,一般亚铁盐在空气中易被氧气氧化,形成复盐后就比较稳定。与其他复盐一样,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种盐FeSO4或(NH4)2SO4都要小。利用这一性质可以制取硫酸亚铁铵晶体:将含有FeSO4和(NH4)2SO4的溶液蒸发浓缩,冷却后结晶可得到硫酸亚铁铵晶体。
二、硫酸亚铁铵的制备
将铁屑与稀硫酸反应可制得硫酸亚铁溶液,然后加入等物质的量的硫酸铵,加热浓缩可得到混合溶液,冷却至室温,则析出硫酸亚铁铵晶体。反应的化学方程式如下:
如何检验摩尔盐中的各种离子
知识点
硫酸亚铁铵的制备
【例题】
将绿矾(FeSO4·7H2O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体。(NH4)2SO4+FeSO4+6H2O
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓。
Ⅰ.根据下图回答:
(1)步骤3中,浓缩时能否蒸发至干,为什么 。
(2)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是 ;
不用蒸馏水洗涤,理由是 。
知识点
Ⅱ.制摩尔盐的原料之一是硫酸铵,评价硫酸铵化肥的主要指标如下:
某研究性学习小组对某硫酸铵化肥样品进行了如下实验探究:
知识点
【观察外观】
该硫酸铵化肥无可见机械杂质。
【实验探究】
按图示装置进行实验。
【交流讨论】
(1)甲同学:根据此实验测得的数据,计算的硫酸铵化肥的含氮量可能偏高,因为实验装置中存在一个明显缺陷: 。
(2)乙同学:实验过程中,往烧瓶中加入的浓氢氧化钠溶液一定要足量并充分加热,原因是 。
【探究结论】
称取13.5
g硫酸铵化肥样品,用改进后的实验装置重新进行实验,测得实验后B装置质量增加3.4
g。则该化肥含氮量为 ,由此可判断该化肥的品质。
知识点
解析Ⅰ.(1)浓缩结晶摩尔盐时要用小火加热,加热浓缩初期可轻微搅拌,但注意观察晶膜,若有晶膜出现,则停止加热,防止摩尔盐失水。更不能蒸发至干,蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中,晶体可能会受热分解或被氧化。(2)洗涤摩尔盐用无水乙醇,不能用水。摩尔盐不溶于乙醇,但易溶于水,用无水乙醇可以除去水,易于干燥。
答案Ⅰ.(1)不能。蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中;蒸干时晶体会受热分解或被氧化
(2)利用乙醇的挥发,除去晶体表面附着的水分 ①减少晶体在洗涤时的溶解;②减少蒸馏水中溶解氧对晶体的氧化
Ⅱ.(1)A、B装置间缺一个干燥装置
(2)使硫酸铵充分反应完全转化为NH3
【探究结论】20.7%
知识点
在过滤FeSO4溶液时要趁热过滤,否则FeSO4在过滤时会析出,使得到的硫酸亚铁减少。
知识点
【针对训练1-1】
在制备硫酸亚铁铵晶体的过程中,下列说法不正确的是( )
B.将铁屑放入Na2CO3溶液中浸泡数分钟是为了除去铁屑表面的油污
C.将FeSO4和(NH4)2SO4的混合溶液加热蒸干即可得到硫酸亚铁铵
D.洗涤硫酸亚铁铵晶体时,应用少量酒精洗去晶体表面附着的水分
答案C
知识点
【针对训练1-2】
实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下:取过量洁净的铁屑,加入20%~30%的稀硫酸溶液,在50~80
℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤,滤液移至试管中,用橡胶塞塞紧试管口,静置、冷却一段时间后收集产品。
(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式: 。
(2)硫酸溶液过稀会导致 。
(3)采用水浴加热的原因是 。
(4)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示) 。
(5)溶液趁热过滤的原因是 。塞紧试管口的目的是 。
(6)静置冷却一段时间后,在试管中观察到的现象是 。
知识点
知识点课题2
阿斯匹林的合成
实验原理
M=138.12
M=102.09
M=180.15
（酸催化）
利用阿斯匹林的钠盐溶于水来分离少量不溶性聚合物
ρ(乙酐)=1.0820
实验试剂
水杨酸2.00g(0.015mol)，乙酸酐5mL(0.053mol)[问题：两反应物的比例为何如此悬殊]，饱和NaHCO3(aq)
4mol/L盐酸，浓流酸，冰块。
实验仪器
150mL锥形瓶，5mL吸量管（干燥，附洗耳球），100mL、250mL、500mL烧杯各一只，加热器，橡胶塞，温度计，玻棒，布氏漏斗，表面皿，药匙，
50mL量筒，烘箱。
实验步骤
实验注意事项、实验改进
一．乙酰水杨酸制备
（1）称取水杨酸1.98g于锥形瓶（150mL）；在通风条件下用吸量管取乙酸酐5mL，加入锥形瓶，滴入5滴浓流酸，摇动使固体全部溶解，盖上带玻璃管的胶塞，在事先预热的水浴中加热5-10min水浴装置：500mL烧杯中加100mL水、沸石，用温度计控制85℃-90℃。（2）取出锥形瓶，将液体转移至250mL烧杯并冷却至室温（可能会没有晶析出）。加入50mL水，同时剧烈搅拌；冰水中冷却10min，晶体完全析出。（3）抽滤。冷水洗涤几次，尽量抽干，固体转移至表面皿，风干。
（1）若用3mL可减少副反应发生，易于晶体析出，提高产率。n(水杨酸)
:n(乙酸酐)=1:2~3较为合适。浓硫酸作用在于破坏水杨酸分子内氢键，降低反应温度（150℃-160℃）到85℃～90℃发生，避免高温副反应发生，提高产品纯度、产率。浓硫酸用量要控制（V<0.2mL）。附乙酰水杨酸分解温度：126℃-135℃水杨酸与乙酐混合后没有及时加硫酸并加热，会发生较多副反应。（2）该步搅拌要激烈，否则会析出块状物体，影响后续实验。（3）准备干燥、干净的抽滤瓶，用母液洗烧杯二至三次，尽量将固体都转移至漏斗。
二．乙酰水杨酸提纯
（1）粗产品置于100mL烧杯中缓慢加入饱和NaHCO3溶液，产生大量气体，固体大部分溶解。共加入约5mL
饱和NaHCO3(aq)搅拌至无气体产生。（2）用干净的抽滤瓶抽滤，用5-10mL水洗（可先转移溶液，后洗）。将滤液和洗涤液合并并转移至100mL烧杯中，缓缓加入15mL
4mol/L的盐酸。边加边搅拌，有大量气泡产生。（3）用冰水冷却10min后抽滤，2-3mL冷水洗涤几次，抽干。干燥。称量。（4）取几粒结晶，加5mL水，滴加1%FeCl3溶液。检验纯度。
（1）饱和NaHCO3溶液溶解乙酰水杨酸，不溶解水杨酸聚合物，以此提纯乙酰水杨酸。（2）加入盐酸要滴加，加入过快会导致析出过大的晶粒影响干燥。（3）干燥步骤未取得较好方法，烘箱中80℃1h以上会烧焦，本次用55min。产品秤量：1.57g，理论：2.58g。产率60.85%（4）为增加水杨酸和乙酰水杨酸在水中溶解度，可加入乙醇少许。
实验原理
M=138.12
M=102.09
M=180.15
（碱催化）
实验试剂
水杨酸1.00g(0.0072mol)，0.05gNa2CO3
，乙酸酐0.9mL(0.0095mol)，浓盐酸，冰块。
实验仪器
15×150mm试管，
100mL、
250mL烧杯各一只，布氏漏斗，
温度计，玻棒，药匙，加热器，烘箱。
实验原理
M=138.12
M=102.09
M=180.15
（碱催化）
实验试剂
水杨酸1.00g(0.0072mol)，0.05gNa2CO3
，乙酸酐0.9mL(0.0095mol)，浓盐酸，冰块。
实验仪器
15×150mm试管，
100mL、
250mL烧杯各一只，布氏漏斗，吸量管
温度计，玻棒，药匙，加热器，烘箱。
实验步骤
（1）在15×150mm干净、干燥试管中加入1.00g水杨酸，0.05gNa2CO3
，在通风条件下用吸量管量取0.9mL乙酸酐，一并加入。（为使固体都进入试管底部，必须后加乙酸酐）
（2）在250mL烧杯水浴加热，控制80℃-85℃，至溶解后再加热10min。达到既定温度后固体全部溶解，有气泡生成。事先于100mL烧杯准备12mL冷水，加入4滴盐酸（通风条件下操作，先加水，以免盐酸挥发）
（3）趁热将试管中反应物倒入上述烧杯(操作须迅速，以免固体残留试管，冷水无法洗出，影响产率)
，冰水浴10min，至晶体完全析出，抽滤，冷水(每次2-3mL)
洗两次，压干。
（4）95℃干燥50min
(干燥条件需改进)，称量产品m=1.04g
备注:碱催化方案乙酰水杨酸产率比酸催化方案高，理论产量1.3g，产率达80%。硫酸亚铁铵的制备
硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，商品名称为莫尔盐，是一种复盐。一般亚铁盐在空气中易被氧气氧化，形成复盐后就比较稳定。与其他复盐一样，硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种盐的溶解度都小(见表2—2)，利用这一性质可以制取硫酸亚铁铵晶体。
【实验目的】
一废铁屑制备硫酸亚铁铵为例，了解物质制备的过程。
掌握过滤、蒸发、洗涤等基本操作。
了解利用溶解度的差异制备物质的过程。
【实验原理】
铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁：
Fe＋H2SO4＝FeSO4+H2↑
硫酸亚铁可与等物质的量的硫酸铵生成硫酸亚铁铵。
【实验用品】
实验药品：10％Na2CO3溶液、Fe屑、3mol／LH2SO4、(NH4)2SO4、蒸馏水、无水乙醇。
实验器具：锥形瓶、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、烧杯、铁架台、漏斗、托盘天平、量筒、滤纸。
【实验步骤】
1．Fe屑的处理和称量
称取3g铁屑，放入锥形瓶，加入15
mL10％Na2CO3溶液，小火加热10
min以除去Fe屑表面的油污，将剩余的碱液倒掉，用蒸馏水把Fe冲洗干净，干燥后称其质量，记为m1(Fe)，备用。
2．FeSO4的制备
将称量好的Fe屑放人锥形瓶中，加入15
mL
3mol／L
H2SO4，放在水浴中加热至不再有气体生成为止(有氢气生成，用明火加热注意安全)。趁热过滤，并用少量热水洗涤锥形瓶及滤纸，将滤液和洗涤液一起转移至蒸发皿中。将滤纸上的固体干燥后称重，记为m2(Fe)。计算反应掉的Fe的质量，进而可计算得生成FeSO4的物质的量。
3．(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的制备
根据FeSO4的物质的量，计算等物质的量的(NH4)2SO4的质量，称取(NH4)2SO4并将其加入上面实验的蒸发皿中，缓缓加热，浓缩至表面出现结晶薄膜为止。放置冷却，得到硫酸亚铁铵的晶体。过滤后用无水乙醇洗涤晶体，除去其表面的水分，观察生成的硫酸亚铁铵的颜色和状态。
4．称量硫酸亚铁铵的质量
称量生成的硫酸亚铁铵的质量并保存硫酸亚铁铵晶体，以备其它实验。
（1）加入(NH4)2SO4的质量为
（用含m1、m2的代数式表示）
（2）制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤而不用蒸馏水，根据是
（3）浓缩时能否蒸发至干，为什么？
（4）制取FeSO4时，加入的Fe为什么要过量？
（5）写出对晶体中各种成分的检验的实验步骤(共18张PPT)
课题2 阿司匹林的合成
一、阿司匹林的合成
水杨酸(邻羟基苯甲酸)的结构简式是
,它是一种含有酚羟基和羧基的双官能团化合物,所以水杨酸既有酚的性质又具有羧酸的性质。阿司匹林又叫乙酰水杨酸。它是白色针状晶体,熔点为135~136
℃,难溶于水。乙酰水杨酸是由水杨酸和乙酸酐合成的,反应的化学方程式是:
阿司匹林合成过程中的副产物是什么 它是怎样形成的 如何除去
提示在生成乙酰水杨酸的同时,水杨酸分子之间也能发生缩合反
应,生成少量聚合物:
,它是合成过程中的副产物。该副产物不溶于碳酸氢钠溶液,而乙酰水杨酸与碳酸氢钠溶液反应生成可溶性钠盐,所以可用这种性质上的差别来除去副产物。
二、水杨酸杂质的检出
由于乙酰化反应不完全或由于产物在分离过程中发生水解的原因,产物中含有杂质水杨酸。与大多数酚类化合物一样,水杨酸可与三氯化铁形成深紫色配合物很容易被检出,而乙酰水杨酸因酚羟基已被酰化,不能与三氯化铁发生显色反应。
知识点一
知识点二
阿司匹林的合成
【例题1】
工业上合成阿司匹林的流程如下图所示:
知识点一
知识点二
请回答:
(1)请写出反应釜中反应的化学方程式:
;其中,甲苯的作用是
,为了保证水杨酸能较为彻底地反应,通常采用的措施是 。
(2)粗品经提纯后才能作为药物使用。提纯可以分以下几步进行:
①分批用少量饱和碳酸钠溶液溶解乙酰水杨酸(阿司匹林),化学方程式为 ;
②过滤除去不溶物,将滤液缓慢加入浓盐酸中,析出乙酰水杨酸,化学方程式为 ;
③再经过 、 操作,将得到的乙酰水杨酸,用少量乙酸乙酯加热至完全溶解,冷却,乙酰水杨酸以针状晶体析出,将其加工成型后就可以使用了。
(3)为了充分利用原料,循环再利用的例子在化工生产中屡见不鲜,试直接在上图中用箭头标出未反应完的原料循环利用的过程。
知识点一
知识点二
解析(1)从流程图上不难看出,在甲苯作溶剂的条件下,醋酸酐与水杨酸发生反应生成了乙酰水杨酸(阿司匹林)和醋酸。工业上通常用加入过量的廉价原料的方法以提高另一种原料的利用率,为了保证水杨酸能较为彻底地反应,显然要加入过量的醋酸酐。
(2)阿司匹林分子中含有一个羧基,具有酸性,酸性比碳酸强,显然可以与饱和碳酸钠溶液反应,生成相应的盐而溶解。但阿司匹林的酸性不如盐酸强,所以生成的盐加入到浓盐酸中后,又可重新生成阿司匹林。析出的阿司匹林通过过滤得到,但其表面有一些杂质,需要通过洗涤除去,这样就可得到较为纯净的阿司匹林了。
(3)在分离得到粗品后,母液中仍然有过量的醋酸酐、没有完全反应的水杨酸、没有完全分离出的产品以及溶剂、试剂等,可循环利用。
知识点一
知识点二
知识点一
知识点二
本题起点高,落点低。例如,第(2)问让我们写的两个反应实际上考查的是羧酸的弱酸性。注意不能用NaOH溶液,否则会使酯基水解。通过做题,我们还可得出阿司匹林、碳酸、盐酸酸性强弱顺序为:盐酸>阿司匹林>碳酸。而这恰好是本题容易拓展考查的另外一个知识点。
知识点一
知识点二
【针对训练1】
乙酰水杨酸,又名邻乙酰氧基苯甲酸,是阿司匹林的主要成分。白色晶体或粉末,略有酸味,易溶于乙醇等有机溶剂,难溶于水,是常用的解热镇痛药。下面是某化学小组利用逆推法设计乙酰水杨酸合成路线的过程:
(1)查阅资料。
通过查阅资料得知以水杨酸为原料合成乙酰水杨酸的反应为:
知识点一
知识点二
由苯酚制备水杨酸的途径:
(2)实际合成路线的设计。
①观察目标分子——乙酰水杨酸的结构。
乙酰水杨酸分子中有2个典型的官能团,即 、 。
②由目标分子逆推原料分子并设计合成路线。
首先,考虑酯基的引入:由水杨酸与乙酸酐反应制得;然后分头考虑水杨酸和乙酸酐的合成路线。其中,乙酸酐的合成路线为 。
知识点一
知识点二
根据信息和以前所学知识,水杨酸可以有以下几种不同的合成路线:
(3)优选水杨酸的合成路线。
以上两种合成路线中较合理的为 ;理由是 。
知识点一
知识点二
解析通过观察,乙酰水杨酸分子中有2个典型的官能团即羧基、酯基。根据所学知识逆推,乙酸酐可由乙酸合成,乙酸可由乙醛氧化得到,乙醛可由乙烯氧化得到,而乙烯是一种基本的原料。因此乙酸酐的合成路线为
水杨酸的两种合成路线中:邻甲基苯酚上的甲基氧化为羧基时,所用的氧化剂(如酸性高锰酸钾溶液)还会将酚羟基氧化。需要在氧化甲基前将酚羟基转化为不能被氧化剂氧化的基团,在氧化甲基后再把酚羟基还原出来。由于此过程较为复杂,因此一般不采用此合成路线合成水杨酸。在工业上常由苯酚出发,采用由干燥苯酚钠与二氧化碳在加温、加压下生成邻羟基苯甲酸钠,邻羟基苯甲酸钠酸化得到水杨酸,进而合成乙酰水杨酸的合成方法。这种合成水杨酸的方法原料易得,工艺相对简单,适合大规模生产。
知识点一
知识点二
答案(2)①羧基 酯基
(3)途径1 因为途径1原料易得,工艺相对简单,而途径2过程复杂
知识点一
知识点二
常见有机物的除杂
【例题2】
下列分离提纯物质的方法错误的是( )
A.用NaHCO3溶液可除去合成阿司匹林时产生的副产物
B.用分液的方法分离乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液的混合液
C.用盐析法提纯高级脂肪酸钠
D.用溶解过滤的方法提纯含少量BaSO4的BaCO3
解析A项,合成阿司匹林时易产生水杨酸的聚合物,可通过NaHCO3溶液水洗,吸收乙酰水杨酸,从而除去聚合物,再经酸化可得乙酰水杨酸,A正确;B中乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液不互溶且密度不同,可用分液法分离;C中可用NaCl降低硬脂酸钠的溶解度使其析出;D中BaSO4和BaCO3都不溶于水且BaSO4不溶于一般的酸,故不能用溶解过滤的方法除杂。
答案D
知识点一
知识点二
有机物的分离和提纯的一般原则是:根据混合物中各成分的化学性质和物理性质的差异进行化学和物理处理,以达到处理和提纯的目的,其中化学处理往往是为物理处理作准备,最后均要用物理方法进行分离和提纯。如将有机物进行转化,再通过分液(萃取)、蒸馏和洗气等操作,将有机物进行分离。
知识点一
知识点二
【针对训练2】
某物质中可能有甲酸、乙酸、甲醇和甲酸乙酯4种物质中的一种或几种,在鉴定时有下列现象:①可发生银镜反应;②加入新制Cu(OH)2悬浊液沉淀不溶解;③与含酚酞的NaOH
溶液共热发现溶液中红色逐渐消失以至无色。下列叙述中正确的是( )
A.有甲酸和甲酸乙酯
B.有乙酸和甲酸乙酯
C.可能有甲醇,一定有甲酸乙酯
D.几种物质都有
答案C专题七
物质的制备与合成
(时间：45分钟，满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分。每小题有1个选项符合题意)
1．关于制取硝酸铜的以下三种方案(原理)的叙述中，正确的是
①2Cu＋O22CuO，CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O；②3Cu＋8HNO3(稀)
3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；③Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
A．三方案中所涉及的反应都属于氧化还原反应
B．三方案中硝酸的利用率②＞①＞③
C．制取相同量的硝酸铜②产生的有害气体比③多
D．三种方案中①方案最优
2．在实验室进行物质制备，下列从原料及有关试剂分别制取相应的最终产物的设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是
A．CCOCO2Na2CO3
B．CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2
C．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
D．CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
3．下列实验装置图正确的是
4．下列实验操作不正确的是
A．制摩尔盐时用酒精洗涤产品，而制阿司匹林时用水洗涤产品
B．配制浓硫酸和浓硝酸的混合酸时，将浓硫酸沿器壁慢慢加入浓硝酸中，并不断搅拌
C．在从海带中提取碘的实验中既可以用四氯化碳作萃取剂也可以用酒精作萃取剂
D．如果皮肤上不慎沾上苯酚，应立即用酒精清洗，不可用NaOH溶液冲洗
5．有人设计了四种制备气体的方案：①加热稀硫酸和乙醇制备乙烯；②加热稀盐酸和二氧化锰制备氯气；③用稀硫酸和大理石制备二氧化碳；④用稀硝酸和硫化亚铁制备硫化氢。不宜采用的方案有哪些
A．只有①和②
B．只有②和③
C．只有③和④
D．①②③④
6．下列制备有关物质的方法合理的是
A．用过氧化钠与水反应制氧气
B．用乙醇和醋酸混合共热制乙酸乙酯
C．用亚硫酸钠固体粉末与稀硫酸反应制二氧化硫
D．亚硫酸钠固体粉末与浓硝酸反应制二氧化硫
7．下列实验结论错误的是
A．将3～4个火柴头浸于水中，片刻后取少量溶液于试管中，加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液，若出现白色沉淀，说明含有氯元素
B．镀锌铁皮破损后与盐酸反应时的现象有锌完全溶解后，产生氢气的速率会显著减慢
C．制备硫酸亚铁铵晶体时，最后在蒸发皿中蒸发浓缩溶液，只需小火加热至溶液表面出现晶膜为止，不能将溶液全部蒸干
D．从海带中提取碘元素时，为将I－完全氧化为I2，用HNO3作氧化剂比用H2O2或新制氯水效果好
8．1－丁醇和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为115～125
℃，反应装置如图。下列对该实验的描述错误的是
A．不能用水浴加热
B．长玻璃管起冷凝回流作用
C．提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤
D．加入过量乙酸可以提高1－丁醇的转化率
9．光盘制造、微型机器制作、报纸杂志等行业都越来越多地使用到光敏高分子材料。聚乙烯醇肉桂酸酯是早期开发的一种光敏高分子材料，制得它的化学反应方程式为：
?
该反应的类型为
A．取代反应
B．加成反应
C．消去反应
D．氧化反应
10．下列实验操作或结论表述正确的是
A．纸层析实验中若选择水作固相，有机溶剂作流动相，则亲水性强的成分在流动相中分配的少一些，在毛细现象作用下，随流动相移动的速度快一些
B．判断CuO和MnO2对H2O2分解的催化效率，可通过观察、比较H2O2溶液析出气泡的快慢程度或测定单位时间内H2O2分解产生氧气的体积来确定
C．食醋总酸含量的测定实验中，锥形瓶水洗后未用待测液润洗，实验结束时碱式滴定管尖嘴部位有气泡，则测定的醋酸含量偏高
D．将硫酸亚铁和硫酸铵的混合溶液加热浓缩，冷却结晶后可析出盐的粗产品，再用酒精洗去晶体表面的水分，加热烘干后称重，计算产率
11．某种具有较好耐热性、耐水性和高频电绝缘性的高分子化合物的结构片断为：
。则生成该树脂的单体的种数和化学反应所属类型正确的是
A．1种，加聚反应
B．2种，缩聚反应
C．3种，加聚反应
D．3种，缩聚反应
12．甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体，旧法合成的反应是：
(CH3)2C===O＋HCN―→(CH3)2C(OH)CN；
(CH3)2C(OH)CN＋CH3OH＋H2SO4―→CH2===C(CH3)COOCH3＋NH4HSO4,20世纪90年代新法合成的反应是：(CH3)2C(OH)CN＋CO＋CH3OHCH2===C(CH3)COOCH3旧法与新法比较，新法的优点是
A．原料都是无毒物质
B．原料无爆炸危险
C．原料都是气体
D．没有副产物，原料利用率高
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
13．(12分)用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入__________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是__________。
方法二：在下图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是__________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是__________。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是__________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是__________。
14．(12分)以下是合成乙酰水杨酸(阿司匹林)的实验流程图，请回答有关问题：
(1)流程中的第①步的实验装置如图所示，请回答：
乙酰水杨酸制备装置
用水浴加热的作用是____________________；长直导管的作用是_____________________；实验中加浓硫酸的目的是_______________________________，主反应方程式为____________________________(反应类型：__________)
(2)在流程②中，为了促使晶体析出，实验操作为____________________________。
(3)第④步涉及的化学反应方程式为____________________________；第④步的主要操作为__________。
(4)第⑤步涉及的化学方程式为____________________________
(5)得到的产品中通常含有水杨酸，要检测产品中的水杨酸，可用到的试剂是__________。
(6)1
mol阿司匹林与足量的NaOH溶液共热，充分反应，有__________NaOH参加了反应。
(7)本实验多次用到抽滤，抽滤比过滤具有更多的优点，主要表现在_________________。
15．(14分)根据下列转化关系，回答有关问题。
(1)淡绿色溶液D主要成分的化学式为__________，试剂1的化学式是__________；
(2)下列物质不能作为试剂2的是__________。
a．Cl2 b．新制氯水 c．浓硫酸 d．S e．硝酸
(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为________。
(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是：__________________。
(5)某同学在实验时向E中加入了过量的一种固体物质，发现淡黄色褪去，现对褪色原因进行探究。
提出你的假设：____________________________________________________；
为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是____________________________。
16．(14分)已知①苯酚跟FeCl3在水溶液中发生如下可逆反应，生成紫色的络离子[Fe(C6H5O)6]3＋：6C6H5OH＋Fe3＋[Fe(C6H5O)6]3＋＋6H＋，紫色的铁络合物在中性或弱酸性条件下才能稳定存在。②阿司匹林的有效成分是乙酰水杨酸，它是一种白色晶体，难溶于水。其药片中添加有一定量的辅料如硬脂酸镁、淀粉等难溶物质。
(1)第一步，样品处理。操作是首先将一片阿司匹林__________(填操作名称)，然后____________________________。
(2)第二步，羧基和酯基(—COOR)的检验。操作是取两支洁净的试管，分别向其中加入2
mL阿司匹林清液，然后是：
①向一支试管中____________，证明存在羧基。
②乙酰水杨酸中的酯基无法直接检验，为了间接证明酯基的存在，向一支试管中加入2滴稀硫酸，将试管置于______________，此时试管中发生的化学反应的方程式是______________。再滴两滴FeCl3溶液振荡；然后还需要向其中逐滴加入一种合适的试剂，这种试剂是____________，加入这种试剂的原因是__________________________。
参考答案
1.
答案：D 解析：①中后一个反应不是氧化还原反应；硝酸的利用率①最大；制取相同量的硝酸铜时③产生的有害气体比②多，故D正确。
2.
答案：D 解析：A项点燃碳生成CO的反应不易控制；B项用Cu与AgNO3反应制Cu(NO3)2，经济上不合理；C项Fe点燃生成Fe2O3理论上不正确，应生成Fe3O4。
3.
答案：B 解析：选项A中温度计的水银球应插入反应液面以下，A错；选项C中实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2时必须加热，C错；选项D中导管伸入饱和Na2CO3溶液中，易引起倒吸，D错。
4.
答案：C 解析：摩尔盐是(NH4)2Fe(SO4)2，易溶于水，不能用水洗涤，故用酒精洗涤，而阿司匹林为有机物，不易溶于水，所以用水洗涤，A正确；浓硫酸的密度大于浓硝酸，混合时应把浓硫酸沿容器内壁慢慢加入浓硝酸中，B正确；酒精易与水互溶，不能用作萃取剂，C错误；苯酚易溶于酒精，可用酒精清洗苯酚，D正确。
5.
答案：D 解析：制乙烯时要选用浓硫酸，浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用，而稀硫酸不具备这种性质；制备氯气时要用浓盐酸，浓盐酸是还原剂，稀盐酸的还原性较弱，不足以使MnO2发生还原反应；实验室制备CO2时用稀硫酸会生成微溶的CaSO4附着在大理石表面，阻止反应继续进行；稀硝酸有强氧化性，不会制得还原性的气体H2S。
6.
答案：A 解析：B项缺少催化剂；C项因二氧化硫易溶于水，不正确；D项中硝酸会将亚硫酸钠氧化，得不到二氧化硫。
7.
答案：D 解析：在A项中的溶液里，加入AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液，若出现白色沉淀即为氯化银，说明火柴头中含有氯元素。B项，由于锌比铁活泼，所以锌先完全溶解，铁的活性较锌的差，与盐酸反应速率减慢，正确。在加热蒸干溶液制晶体时，当蒸发皿中有大量晶体析出时，停止加热，利用余热将其蒸干，C正确。D项中过氧化氢在反应中生成物为水，不引入杂质且无污染，为绿色氧化剂。
8.
答案：C 解析：反应温度为115～125
℃，超过水的沸点，因此不能用水浴加热，A项错；长导管起冷凝回流作用，既提高醇、酸的利用率，又减少酯的挥发，B项对；提纯乙酸丁酯不能用NaOH溶液洗涤，在强碱性条件下酯易水解，可用饱和Na2CO3溶液，既可与酸反应，又能使醇溶于其中，又利于分液，C项错；从平衡移动角度，增加一种反应物可提高另一种反应物的转化率，D项正确。
9.
答案：A 解析：从聚乙烯醇肉桂酸酯的制备反应来看，反应的实质为取代了中羟基上的氢原子，属于取代反应。
10.
答案：B 解析：A项，纸层析是当溶剂不断地从层析滤纸上流过时，由于混合物中各成分在两相(即流动相和固定相)间具有不同的分配系数，所以它们的移动速度也不同，从而使样品中的混合物得到分离，而水做固定相时，亲水性强的成分随流动相(有机溶剂)移动的速度慢一些，错误；C项，锥形瓶水洗后不需用待测润洗，实验结束时碱式滴定管尖嘴部位有气泡，表明碱的量少，故测定的醋酸含量偏低，错误；D项，用酒精洗去晶体表面的水分后，应自然风干，不能加热烘干，错误。综上可知本题选择B项。
11.
答案：D 解析：该高聚物的链节为，单体除了苯酚()、甲醛(HCHO)外，还有苯胺()，三者物质的量之比为1∶2∶1。
12.
答案：D 解析：通过后两个反应方程式的比较可以看出：新方法中也用到了有毒物质CO，CO、CH3OH都有可燃性，容易发生爆炸，所以这些并不是优点。优点是产物全部是甲基丙烯酸甲酯，原料利用率高。
13.
解析：Fe(OH)2的制备关键在于防止氧化，所以蒸馏水要加热除氧，胶头滴管要伸入液面以下。方法二的示意图是将生成的FeSO4通过压强差压入NaOH溶液中，从而能在密闭的环境中生成Fe(OH)2。
答案：方法一：(1)稀硫酸、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二：(1)稀硫酸、铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度；当排出的H2纯净时，要夹紧止水夹 (4)实验在密闭的环境中进行，生成的Fe(OH)2没有与O2接触
14.
解析：水浴加热的作用是受热均匀，容易控制温度，且不能超过100
℃；长直导管的作用是冷凝回流；加入浓硫酸是作为反应的催化剂；为了促使晶体析出，用玻璃棒摩擦瓶壁并将锥形瓶置于冰水中冷却；涉及有机物的化学反应，解题的关键是把握官能团所表现的性质；第④步的主要操作为过滤；水杨酸可与FeCl3形成深紫色配合物，而阿司匹林不能与FeCl3发生显色反应，故用FeCl3溶液检测产品中的水杨酸；抽滤的优点是加快过滤速度，得到较干燥的沉淀。
答案：(1)受热均匀，容易控制温度 冷凝回流 催化剂
取代反应
(2)用玻璃棒摩擦瓶壁并将锥形瓶置于冰水中冷却
(3)
(4)
(5)FeCl3溶液 (6)3
mol
(7)过滤速度比较快，得到比较干燥的固体
15.
解析：解答本题的关键是熟悉铁的化合物的颜色及其转化条件，从框图可知，铁和稀盐酸反应生成FeCl2溶液，为浅绿色，即D的主要成分为FeCl2；加入试剂2后变为浅黄色溶液，联想最终变为深红色溶液F(硫氰化铁)，可以推断溶液E的主要成分为Fe3＋，试剂2应为强氧化剂，S不符合条件；铁和水蒸汽反应生成固体Fe3O4，与盐酸反应的方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液，加入试剂1(KSCN)后，Fe3＋变为硫氰化铁，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为Fe3＋，所以颜色加深。(5)假设：加入还原剂将Fe3＋还原，可做实验验证：用胶头滴管取少量黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，再加入几滴氯水，如果溶液开始不出现红色，加氯水后出现红色，则说明假设正确，若溶液不变红色，则假设不正确。
答案：(1)FeCl2 KSCN(或NH4SCN)溶液 (2)d
(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
(4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋增多从而使红色加深
(5)加入还原剂将Fe3＋还原
用胶头滴管取少量黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，再加入几滴氯水，如果溶液开始不出现红色，加氯水后出现红色，则说明假设正确，若溶液不变红色，则假设不正确(其他合理假设、答案也可)
16.
答案：(1)研磨成粉末 溶于适量水，制成浊液，静置
(2)①滴入2滴紫色石蕊溶液，溶液变红色
②酒精灯上加热片刻
CH3COOH
Na2CO3溶液 在酸性条件下，FeCl3与酚不能形成紫色的铁的络合物，滴入Na2CO3溶液是为了将反应混合液中和至弱酸性或中性课题1 硫酸亚铁铵的制备
一、硫酸亚铁铵的制备
1．实验原理：硫酸亚铁铵俗称摩尔盐，浅绿色晶体，易溶于水，在空气中比一般的亚铁盐稳定，不易被氧化。FeSO4在空气中容易被氧化，可以用SCN－来检验FeSO4溶液是否变质。由于硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的简单盐硫酸铵和硫酸亚铁要小，只要将它们按一定的比例在水中溶解、混合，即可制得硫酸亚铁铵的晶体。
其方法为：将金属铁溶于稀硫酸，制备硫酸亚铁。
Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑
将制得的硫酸亚铁溶液与等物质的量的(NH4)2SO4在溶液中混合，经加热浓缩、冷却后得到溶解度较小的硫酸亚铁铵晶体。
FeSO4＋(NH4)2SO4＋6H2O===(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
确定(NH4)2SO4质量的方法：Fe～FeSO4～(NH4)2SO4
m[(NH4)2SO4]＝×132
2．实验操作要点
(1)铁屑要首先除油污，因为废铁屑表面有油污，如果不除去不利于铁屑与硫酸的反应。根据盐类水解的知识可知，升高温度，促进Na2CO3的水解，溶液碱性增强，去油污能力增强，所以除污用热的碳酸钠溶液。
(2)铁与稀硫酸反应时为加快反应速度需加热，但最好控制温度在60
℃以下。若温度超过60
℃易生成FeSO4·H2O白色晶体，过滤时会残留在滤纸上而降低产量，对(NH4)2SO4的物质的量的确定也有影响，会使(NH4)2SO4的物质的量偏高。
(3)反应中铁要稍过量。铁与稀硫酸反应临近结束时，可剩下一点铁屑，这是因为有Fe存在可以还原生成的Fe3＋，减少产物中的Fe3＋杂质。
(4)铁屑溶于酸时要注意分次补充少量水，以防止硫酸亚铁晶体析出。
(5)过滤FeSO4时一定要趁热过滤，因为FeSO4在低温时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出。过滤完后用少量的热水洗涤2～3次，但所用热水不可过多，否则后面浓缩结晶溶液时所用时间较长。
(6)在室温下将称出的(NH4)2SO4完全溶解在适量的水中配制成饱和溶液，然后倒入至上一步实验得到的FeSO4溶液中。缓慢蒸发浓缩至溶液表面刚出现晶膜时为止，此时不宜搅动。待冷却到室温时才能过滤，因为摩尔盐在高温时溶解度大，高温时过滤产量低。
(7)洗涤摩尔盐用无水乙醇，不能用水。摩尔盐不溶于乙醇，但易溶于水，用无水乙醇可以除去水，易于干燥。
(8)若直接用实验室提供的已知浓度的FeSO4溶液来制备摩尔盐，可以根据FeSO4溶液的浓度与所取溶液计算出FeSO4的物质的量n(FeSO4)，再称取与FeSO4等物质的量的硫酸铵的质量m[(NH4)2SO4]，常温下将(NH4)2SO4配成饱和溶液待用。向已知浓度的FeSO4溶液中加少量铁粉与硫酸加热浓缩，趁热过滤后与配好的(NH4)2SO4饱和溶液混合，然后缓缓加热浓缩，其余步骤同教材实验。
【例1】硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，商品名为摩尔盐。可由硫酸亚铁与硫酸铵反应生成硫酸亚铁铵，硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成摩尔盐后就比较稳定了。三种盐的溶解度(单位为g/100
g水)如下表：
温度/℃
10
20
30
40
50
70
(NH4)2SO4
73.0
75.4
78.0
81.0
84.5
91.9
FeSO4·7H2O
40.0
48.0
60.0
73.3
－
－
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
18.1
21.2
24.5
27.9
－
－
(一)实验室制取少量摩尔盐的流程如下：
试回答下列问题：
(1)步骤1中加入10%Na2CO3溶液的主要作用是除去铁屑表面的油污，简述其除去油污的原理______________________________。
(2)将(NH4)2SO4与FeSO4混合后加热、浓缩，停止加热的时机是________________。
(3)步骤4中析出的晶体不含(NH4)2SO4和FeSO4的原因是_______________，理论上制得的摩尔盐的质量为__________。
(二)称取两份质量均为1.96
g的该硫酸亚铁铵，制成溶液。用未知浓度的酸性KMnO4溶液进行滴定。
(1)滴定时，将酸性KMnO4溶液装在__________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。试写出该滴定过程中的离子方程式：________________________________________；
(2)判断该反应到达滴定终点的现象为__________________________________；
(3)假设到达滴定终点时，用去V
mL酸性KMnO4溶液，则该酸性KMnO4溶液的浓度为__________mol·L－1。
解析：(一)(1)Na2CO3会发生水解反应使溶液呈碱性，碱性条件下酯类物质发生水解反应；(2)蒸发时不能将水蒸干，因为Fe2＋容易被氧化；(3)通过比较表格中数据发现，在相同温度下，(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的溶解度比(NH4)2SO4、FeSO4小，所以析出的是(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，参加反应铁的质量为(m1—m2)g，根据铁元素的质量守恒：Fe～(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，求出摩尔盐的质量为：7(m1—m2)g。(二)(1)酸性KMnO4溶液具有强氧化性，能够氧化橡胶管，应该用酸式滴定管盛装；(2)Fe2＋被氧化为Fe3＋，MnO被还原成Mn2＋，则滴定终点时，无色变为紫色，若30
s内不褪色，说明达到滴定终点；(3)依据关系式：5Fe2＋～MnO，1.96
g的该硫酸亚铁铵的物质的量为0.005
mol，则n(Fe2＋)＝0.005
mol，所以求出n(MnO)＝0.001
mol，c(MnO)＝1/Vmol·L－1。
答案：(一)(1)热的Na2CO3溶液呈较强的碱性，在碱性条件下使油脂充分水解而除去
(2)浓缩至液体表面出现晶膜
(3)在相同温度下，(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的溶解度比(NH4)2SO4、FeSO4小 7(m1—m2)
g
(二)(1)酸式 5Fe2＋＋MnO＋8H＋＝5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
(2)当最后一滴酸性KMnO4溶液滴下时，溶液变成紫色，30
s内不褪色，说明达到滴定终点 (3)1/V
1－1硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，又名摩尔盐，是分析化学中常用的还原剂。某化学研究小组设计如下实验来制备摩尔盐并测定硫酸亚铁铵的纯度。
步骤一：铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入Na2CO3溶液，加热，过滤、洗涤、干燥、称量，质量记为m1。
步骤二：FeSO4的制备。将上述铁屑加入到一定量的稀硫酸中，充分反应后过滤并用少量热水洗涤锥形瓶和滤纸。滤液及洗涤液完全转移至蒸发皿中。滤渣干燥后称重，质量记为m2。
步骤三：硫酸亚铁铵的制备。准确称取所需质量的(NH4)2SO4加入“步骤二”中的蒸发皿中，缓缓加热一段时间后停止，冷却，待硫酸亚铁铵结晶后过滤。晶体用无水乙醇洗涤并自然干燥，称量所得晶体质量。
步骤四：用比色法测定硫酸亚铁铵的纯度。
回答下列问题：
(1)步骤三中称取的(NH4)2SO4质量为__________。
(2)①铁屑用Na2CO3溶液处理的目的是__________。制备FeSO4溶液时，用下图装置趁热过滤，原因是__________。
②将(NH4)2SO4与FeSO4混合后加热、浓缩，停止加热的时机是__________。
③比色法测定硫酸亚铁铵纯度的实验步骤为：Fe3＋标准色阶的配制、待测硫酸亚铁铵溶液的配制、比色测定。标准色阶和待测液配制时除均需加入少量稀盐酸外，还应注意的问题是__________。
④该实验最终通过__________确定硫酸亚铁铵产品等级。
1－2在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴液溴，振荡后溶液变为黄色。
(1)甲同学认为这不是发生化学反应所致，使溶液变黄色的物质是__________(填粒子的化学式，下同)；乙同学认为这是发生化学反应所致，使溶液变黄色的物质是__________。
(2)现提供以下试剂：
A．酸性高锰酸钾溶液
B．氢氧化钠溶液
C．四氯化碳
D．硫氰化钾溶液
请判断哪位同学的推断是正确的，并用两种方法加以验证，写出选用的试剂编号及实验中观察到的现象。
______同学正确
选用试剂
实验现象
第一种方法
第二种方法
(3)根据上述实验推测，若在稀溴化亚铁溶液中通入氯气，首先被氧化的离子是__________；若选用淀粉碘化钾溶液来判断哪位同学的推断是正确的，你认为是否可以？__________。理由是__________________________。
二、“铁三角”的转化关系
铁的变价特征是本节知识的重点和难点，在领会Fe3＋具有氧化性、Fe2＋既有氧化性又有还原性、Fe具有还原性的基础上掌握铁及其化合物的重要性质。
①Fe―→Fe2＋：铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都会实现这种转化。
②Fe2＋―→Fe：比较活泼的金属(如Al、Zn)能从亚铁盐溶液中置换出铁。如：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe。
③Fe―→Fe3＋：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。
④Fe3＋―→Fe：铁盐溶液与活泼的金属(K、Na、Ca除外)反应。如：
2FeCl3＋3Zn(足量)===2Fe＋3ZnCl2。
⑤Fe2＋―→Fe3＋：亚铁盐与强氧化剂反应。如：
2FeCl2＋Cl2＝2FeCl3
⑥Fe3＋―→Fe2＋：铁盐溶液与比较强的还原剂反应。如：Fe＋2FeCl3===3FeCl2。
2．Fe2＋和Fe3＋离子的检验
Fe2＋(浅绿色)
Fe3＋(棕黄色或黄色)
加碱溶液
现象
白色沉淀―→灰绿色―→红褐色
红褐色沉淀
反应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
加KSCN或NH4SCN溶液
现象
无明显现象，若通入Cl2，则溶液呈血红色
溶液呈血红色
反应
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
【例2】铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤、加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为( )
A．Fe(OH)3；Fe2O3
B．Fe(OH)2；FeO
C．Fe(OH)2、Fe(OH)3；Fe3O4
D．Fe2O3；Fe(OH)3
解析：本题旨在考查Fe元素及其重要化合物的性质。铁屑溶于过量的稀硫酸，发
生反应：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑反应后过滤，滤液中应为FeSO4和H2SO4。加入硝酸后的反应为3FeSO4＋4HNO3===Fe2(SO4)3＋Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O即溶液中Fe2＋转变为Fe3＋。加入过量氨水时，除中和H2SO4外还将生成红褐色的Fe(OH)3沉淀：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH，加热沉淀物至质量不再发生变化，则Fe(OH)3完全分解：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，所得残渣为红棕色的Fe2O3。
答案：A
铁作为变价金属，与非氧化性酸反应时生成Fe2＋，过量的酸存在条件下，再加入硝酸盐，硝酸根在酸性条件下具有强氧化性继续氧化Fe2＋生成Fe3＋。
2－1适量的铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3＋和Fe2＋浓度相等，则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为( )
A．2∶3
B．3∶2
C．1∶2
D．1∶1
2－2类推的思维方法在化学学习与研究中常会产生错误的结论。因此，类推出的结论最终要经过实践的检验才能决定其正确与否。以下几种类推结论中，正确的是( )
A．Fe3O4可以写成FeO·Fe2O3，Pb3O4也可以写成PbO·Pb2O3
B．不能用电解AlCl3溶液来制取金属铝，也不能用电解MgCl2溶液来制取金属镁
C．Fe和S直接化合不能得到Fe2S3，Al和S直接化合也不能得到Al2S3
D．FeS可以和稀硫酸反应制取硫化氢气体，FeS也可以和稀硝酸反应制取硫化氢气体
2－3在Fe2(SO4)3溶液中，加入a
g铜，完全溶解后，再加b
g铁，充分反应后得到c
g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是( )
A．残余固体是铜和铁
B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋
C．将残余固体加入到稀硫酸中，有气泡产生
D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋
答案：
【互动课堂】
触类旁通
1－1 解析：(1)步骤二中的铁是过量的，目的是防止生成的Fe2＋被氧化，所以m2是过量的铁粉的质量，这参加反应的铁的质量为m1－m2，根据关系式：Fe～FeSO4～(NH4)2SO4～(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，可知(NH4)2SO4的物质的量等于参加反应铁的物质的量，得到m〔(NH4)2SO4〕＝×132；(2)用铁屑制取硫酸亚铁之前要除去表面的油污，制得的硫酸亚铁既要防止被氧化又要防止结晶，因此要趁热减压过滤，而制取硫酸亚铁铵时为了使其充分结晶，应冷却后过滤。
答案：(1)×132 (2)①除去铁屑表面的油污 加快过滤速度，防止FeSO4被氧化；趁热过滤防止FeSO4从溶液中析出 ②浓缩至液体表面出现晶膜 ③标准色阶和待测液的浓度相当 ④将待测液与标准色阶的红色进行比较。
1－2 解析：考查的知识点主要为Fe2＋的还原性及Fe2＋与Br－还原性强弱的比较。
(1)黄色物质有Br2和Fe3＋，Br2溶于水呈黄色，含Fe3＋的水溶液也呈黄色。
(2)发生的反应为2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－。加四氯化碳萃取，如有机层无色可排除甲同学的看法。加硫氰化钾溶液，如呈红色可以说明有Fe3＋，可确定乙同学的看法是正确的。
(3)Fe2＋与Br－还原性强弱的比较：Fe2＋大于Br－，故先被氧化的离子是Fe2＋；因为Br2和Fe3＋都能把I－氧化成I2，所以不可以用加入淀粉碘化钾溶液的方法来判断。
答案：(1)Br2 Fe3＋ (2)
乙同学正确
选用试剂
实验现象
第一种方法
C
有机层无色
第二种方法
D
溶液变红
(3)Fe2＋ 不可以 因为Br2和Fe3＋都能把I－氧化成I2
2－1 A 解析：Fe＋2FeCl3===3FeCl2
1
mol 2
mol 3
mol
按方程式中化学计量数，2
mol
Fe3＋反应生成3
mol
Fe2＋，又知反应后n(Fe3＋)＝n(Fe2＋)＝3
mol，故溶液中应有3
mol
Fe3＋剩余。故n(Fe3＋)反∶n(Fe3＋)剩＝2∶3。
2－2 B 解析：A项Fe元素的化合价有＋2、＋3价，可将Fe3O4写成FeO、Fe2O3的形式，但Pb元素的化合价有＋2、＋4价，故不可写成PbO、Pb2O3；C项Fe与S化合得FeS，但Al与S化合可得Al2S3；D项FeS与稀硫酸可生成H2S，但H2S有还原性，不能用HNO3制取。
2－3 B 解析：因为a＞c，所以最后得到的溶液中一定含有Cu2＋，则残余固体中一定无铁，因有固体Cu残余，则最后溶液中也不可能含有Fe3＋，故A、C、D错，B正确。
