2022届高三化学一轮化学实验专题细练:29有机物制备实验探究 WORD版含答案.docx
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- 2022届高三化学一轮化学实验专题细练:29有机物制备实验探究 WORD版含答案 2022 届高三 化学 一轮 实验 专题 29 有机物 制备 探究 WORD 答案
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1、2022届高三化学一轮化学实验专题细练:29有机物制备实验探究非选择题(共10题)1咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5,100以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%5%、单宁酸(Ka约为104,易溶于水及乙醇)约3%10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细
2、的目的是_,圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒_。(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是_,与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是_。(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂,与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是_。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有_(填标号)。A直形冷凝管 B球形冷凝管C接收瓶D烧杯(4)浓缩液加生石灰的作用是中和_和吸收_。(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是_。2苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸,其反应原
3、理简示如下:+KMnO4+ MnO2+HCl+KCl名称相对分子质量熔点/沸点/密度/(gmL1)溶解性甲苯9295110.60.867不溶于水,易溶于乙醇苯甲酸122122.4(100左右开始升华)248微溶于冷水,易溶于乙醇、热水实验步骤:(1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(约0.03 mol)高锰酸钾,慢慢开启搅拌器,并加热回流至回流液不再出现油珠。(2)停止加热,继续搅拌,冷却片刻后,从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液,并将反应混合物趁热过滤,用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液,于冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸化至苯甲
4、酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤,用少量冷水洗涤,放在沸水浴上干燥。称量,粗产品为1.0 g。(3)纯度测定:称取0. 122 g粗产品,配成乙醇溶液,于100 mL容量瓶中定容。每次移取25. 00 mL溶液,用0.01000 molL1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21. 50 mL的KOH标准溶液。回答下列问题:(1)根据上述实验药品的用量,三颈烧瓶的最适宜规格为_(填标号)。A100 mL B250 mL C500 mL D1000 mL(2)在反应装置中应选用_冷凝管(填“直形”或“球形”),当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成,其判断理由是_。(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶
5、液的目的是_;该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理,请用反应的离子方程式表达其原理_。(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是_。(5)干燥苯甲酸晶体时,若温度过高,可能出现的结果是_。(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为_;据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于_(填标号)。A70% B60% C50% D40%(7)若要得到纯度更高的苯甲酸,可通过在水中_的方法提纯。3B实验化学丙炔酸甲酯()是一种重要的有机化工原料,沸点为103105 。实验室制备少量丙炔酸甲酯的反应为实验步骤如下:步骤1:在反应瓶中,加入14 g丙炔酸、50 mL甲醇和2 mL浓硫酸,搅拌,加热回流一段时间。步骤2:蒸
6、出过量的甲醇(装置见下图)。步骤3:反应液冷却后,依次用饱和NaCl溶液、5%Na2CO3溶液、水洗涤。分离出有机相。步骤4:有机相经无水Na2SO4干燥、过滤、蒸馏,得丙炔酸甲酯。(1)步骤1中,加入过量甲醇的目的是_。(2)步骤2中,上图所示的装置中仪器A的名称是_;蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是_。(3)步骤3中,用5%Na2CO3溶液洗涤,主要除去的物质是_;分离出有机相的操作名称为_。(4)步骤4中,蒸馏时不能用水浴加热的原因是_。43,4亚甲二氧基苯甲酸是一种用途广泛的有机合成中间体,微溶于水,实验室可用KMnO4氧化3,4亚甲二氧基苯甲醛制备,其反应方程式为实验步骤如下:步骤1:向
7、反应瓶中加入3,4亚甲二氧基苯甲醛和水,快速搅拌,于7080 滴加KMnO4溶液。反应结束后,加入KOH溶液至碱性。步骤2:趁热过滤,洗涤滤饼,合并滤液和洗涤液。步骤3:对合并后的溶液进行处理。步骤4:抽滤,洗涤,干燥,得3,4亚甲二氧基苯甲酸固体。(1)步骤1中,反应结束后,若观察到反应液呈紫红色,需向溶液中滴加NaHSO3溶液,转化为_(填化学式);加入KOH溶液至碱性的目的是_。(2)步骤2中,趁热过滤除去的物质是_(填化学式)。(3)步骤3中,处理合并后溶液的实验操作为_。(4)步骤4中,抽滤所用的装置包括_、吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。51,2二溴乙烷的制备原理是:CH3CH2OHCH2
8、=CH2+H2O CH2=CH2+Br2BrCH2CH2Br;某课题小组用下图所示的装置制备1,2二溴乙烷。回答下列问题:(1)装置B的作用是_。(2)三颈烧瓶内加入一定量的乙醇浓硫酸混合液和少量粗砂,其加入粗砂目的是_,仪器E的名称是_。(3)装置C内发生的主要反应的离子方程式为_。(4)加热三颈烧瓶前,先将C与D连接处断开,再将三颈烧瓶在石棉网上加热,待温度升到约120时,连接C与D,并迅速将A内反应温度升温至160180,从滴液漏斗中慢慢滴加乙醇浓硫酸混合液,保持乙烯气体均匀地通入装有3.20mL液溴(液溴=3g/cm3)和3mL水的D中试管,直至反应结束。将C与D连接处断开的原因是_判
9、断反应结束的现象是_(5)将粗品移入分液漏斗,分别用水、氢氧化钠溶液、水洗涤,产品用无水氯化钙干燥,过滤后蒸馏收集129133馏分,得到7.896g1,2二溴乙烷。1,2二溴乙烷的产率为_。(6)下列操作中,不会导致产物产率降低的是(填正确答案的标号)_a.乙烯通入溴水时速率太快 b装置E中的NaOH溶液用水代替c.去掉装置D烧杯中的水 d.实验时没有C装置 eD中的试管里不加水6香豆素存在于黑香豆、香蛇鞭菊、野香荚兰、兰花中,具有新鲜干草香和香豆香,是一种口服抗凝药物。实验室合成香豆素的反应和实验装置如下:可能用到的有关性质如下:合成反应:向三颈烧瓶中加入95%的水杨醛38.5g、新蒸过的乙
10、酸酐73g和1g无水乙酸 钾,然后加热升温,三颈烧瓶内温度控制在145150,控制好蒸汽温度。此时,乙酸开始蒸出。当蒸出量约15g时,开始滴加15g乙酸酐,其滴加速度应与乙酸蒸出的速度相当。乙酸酐滴加完毕后,隔一定时间,发现气温不易控制在120时,可继续提高内温至208左右,并维持15min至半小时,然后自然冷却。分离提纯:当温度冷却至80左右时,在搅拌下用热水洗涤,静置分出水层,油层用10%的 碳酸钠溶液进行中和,呈微碱性,再用热水洗涤至中性,除去水层,将油层进行减压蒸馏,收集150160/1866Pa馏分为粗产物。将粗产物用95%乙醇(乙醇与粗产物的质量比为1:1)进行重结晶,得到香豆素纯
11、品35.0g。(1)装置a的名称是_。(2)乙酸酐过量的目的是_。(3)分水器的作用是_。(4)使用油浴加热的优点是_。(5)合成反应中,蒸汽温度的最佳范围是_(填正确答案标号)。a100110 b117.9127.9 c139149(6)判断反应基本完全的现象是_。(7)油层用10%的碳酸钠溶液进行中和时主要反应的离子方程式为_。(8)减压蒸馏时,应该选用下图中的冷凝管是_(填正确答案标号)。a直形冷凝管 b球形冷凝管 c蛇形冷凝管(9)本实验所得到的香豆素产率是_。7次硫酸氢钠甲醛(aNaHSO2bHCHOcH2O)俗称吊白块,在印染、医药以及原子能工业中应用广泛。某化学兴趣小组以Na2S
12、O3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛。已知次硫酸氢钠甲醛易溶于水,微溶于乙醇,具有强还原性,且在120以上会发生分解。实验装置(如图1所示)及步骤如下: I.在三颈烧瓶中加入一定量的Na2SO3和水,搅拌溶解后缓慢通入SO2,制得NaHSO3溶液。II.将装置A中导气管换成橡皮塞。向三颈烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量37%的甲醛溶液,不断搅拌,在8090左右的水浴中反应约3h后趁热过滤,试剂X洗涤。III.将滤液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤;往滤液中加入适量试剂Y,析出晶体,过滤;合并滤渣,试剂Z洗涤,干燥得到产品。请回答下列问题:(1)Na2SO3水溶液中,含硫微粒H2SO3、H
13、SO3-、SO32-随pH的分布如图2所示,则步骤I中确定何时停止通SO2的实验操作为_。(2)下列说法中正确的是_。AB中烧杯中盛放的试剂可以是NaOH溶液B试剂Y是无水乙醇;试剂X与试剂Z都是乙醇的水溶液C冷凝管内冷凝回流的主要物质是HCHOD步骤III中所选择的干燥操作应为真空干燥(3)步骤II中的水浴加热相比于与酒精灯直接加热,除了有使三颈烧瓶受热更均匀、较低温度下减少产物的分解之外,还有_的优点。化学兴趣小组的同学为完成所设计的实验,除图1中装置仪器外,还需要使用到的仪器有_。(4)步骤III中蒸发浓缩时应注意的问题有_(并简要说明理由)。(5)AHMT分光光度法常用于测定溶液样本中
14、甲醛的浓度。其原理是:甲醛与AHMT溶液在碱性条件下缩合后,经高碘酸钾氧化成一种紫红色化合物,其对特定波长光的吸收程度(即色泽深浅)与甲醛在一定浓度范围内成正比。现测得该紫红色化合物的吸光度A与HCHO标准溶液的浓度关系如图3所示:该化学兴趣小组的同学设计了如下实验确定次硫酸氢钠甲醛的组成:I.准确称取1.5400g样品,完全溶于水配制成100mL溶液II.取25.00mL所配溶液经AHMT分光光度法测得溶液吸光度A=0.4000III.另取25.00mL所配溶液,加入过量碘完全反应后,再加入BaCl2溶液充分反应,得到0.5825g白色沉淀。其反应原理为:aNaHSO2bHCHOcH2O+I
15、2NaHSO4+HI+HCHO+H2O(未配平)。通过计算可知次硫酸氢钠甲醛的化学式为_。结合三颈烧瓶内发生的合成反应产物分析,题干的步骤II中,不断搅拌的目的为:_。若向吊白块溶液中加入氢氧化钠,甲醛会发生自身氧化还原反应,生成两种含氧有机物。写出该反应的离子方程式_。8乙苯是主要的化工产品。某课题组拟制备乙苯:查阅资料如下:几种有机物的沸点如下表:有机物苯溴乙烷乙苯沸点/8038.4136.2化学原理: +CH3CH2Br +HBr。氯化铝易升华、易潮解。I.制备氯化铝。甲同学选择下列装置制备氯化铝(装置不可重复使用):(1)本实验制备氯气的离子方程式为_。(2)气体流程方向是从左至右,装
16、置导管接口连接顺序a_kifg_。(3)D装置存在的明显缺陷是_;改进之后,进行后续实验。(4)连接装置之后,检查装置的气密性,装药品。先点燃A处酒精灯,当_时(填实验现象),点燃F处酒精灯。II.制备乙苯乙同学设计实验步骤如下:步骤1:连接装置并检查气密性(如图所示,夹持装置省略)。步骤2:用酒精灯微热烧瓶。步骤3:在烧瓶中加入少量无水氯化铝、适量的苯和溴乙烷。步骤4:加热,充分反应半小时。步骤5:提纯产品。回答下列问题:(5)步骤2“微热”烧瓶的目的是_。(6)本实验加热方式宜采用_。 (填“ 酒精灯直接加热” 或“水浴加热”)。(7)盛有蒸馏水的B装置中干燥管的作用是_。确认本实验A中已
17、发生了反应的方法是_。(8)提纯产品的操作步聚有:过滤;用稀盐酸洗除;少量蒸馏水水洗;加入大量无水氯化钙;用大量水洗;蒸馏并收集136.2馏分。先后操作顺序为_(填代号)。9肉桂酸是一种香料,具有很好的保香作用,通常作为配香原料,可使主香料的香气更加清香。实验室制备肉桂酸的化学方程式为:副反应:棕红色树脂物主要试剂及其物理性质:化合物式量密度 g/cm3沸点/溶解度:g/100mL 水苯甲醛1061.061790.3乙酸酐1021.082140水解肉桂酸1481.2483000.04乙酸601.05118互溶水蒸气蒸馏原理:将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物中,使该有机物在低于
18、100 的温度下,与水共沸而随着水蒸气一起蒸馏出来。此方法主要应用于分离和提纯有机物。主要实验装置和步骤如下:(I)合成:向装置 1 的三颈烧瓶中先后加入 3g 新熔融并研细的无水醋酸钠、3mL 新蒸馏过的苯甲醛和 5.5mL 乙酸酐,振荡使之混合均匀。在 150170oC 加热回流 40min,反应过程中体系的颜色会逐渐加深,并伴有棕红色树脂物出现。(II)分离与提纯:向反应液中加入 30mL 沸水,加固体碳酸钠至反应混合物呈弱碱性;按装置 2 进行水蒸气蒸馏,在冷凝管中出现有机物和水的混合物,直到馏出液无油珠;剩余反应液体中加入少许活性炭,加热煮沸,趁热过滤,得无色透明液体;滤液用浓盐酸酸
19、化、冷水浴冷却、结晶、抽滤、洗涤、重结晶,最后实际得到 2.3g 肉桂酸无色晶体。回答下列问题:(1)合成过程中要求严格无水操作,理由是_;加热含有结晶水的醋酸钠晶体制无水醋酸钠的过程中,随着温度的不断升高,观察到盐由固体液体固体液体,第一次变成液体的原因是_。(2)合成过程的加热回流要控制反应装置呈微沸状态。如果剧烈沸腾,可能导致_。(3)仪器 A 的名称是 _;玻璃管 B 的作用是_。(4)下列关于“分离与提纯”系列步骤的说法中正确的是_。A步骤加 Na2CO3 的目的是中和反应中产生的副产品乙酸,并使肉桂酸以盐的形式溶于水中B步骤的目的是将棕红色树脂物蒸出C为了防止发生倒吸,水蒸气蒸馏结
20、束后,应先熄灭酒精灯,再打开活塞 K 联通大气D步骤趁热过滤可通过保温漏斗实现,目的是防止肉桂酸钠因温度降低而结晶析出E.步骤抽滤前,应选用比布氏漏斗内径略小但又能将小孔全部覆盖住的滤纸,润湿滤纸并微开水龙头,抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上(5)试计算本次实验肉桂酸的产率_(保留三位有效数字)。102硝基1,3苯二酚由间苯二酚先磺化,再硝化,后去磺酸基生成。原理如图:部分物质的相关性质如下:名称相对分子质量性状熔点/水溶性(常温)间苯二酚110白色针状晶体110.7易溶2-硝基-1,3-苯二酚155桔红色针状晶体87.8难溶制备过程如下:第一步:磺化。称取72.6g间苯二酚,碾成粉末放入三口烧瓶中
21、,慢慢加入适量浓硫酸并不断搅拌,控制温度在一定范围内15min(如图1)。第二步:硝化。待磺化反应结束后将三口烧瓶置于冷水中,充分冷却后加入“混酸”,控制温度继续搅拌15min。第三步:蒸馏。将硝化反应混合物的稀释液转移到圆底烧瓶B中,然后用图2所示装置进行水蒸气蒸馏(水蒸气蒸馏可使待提纯的有机物在低于100的情况下随水蒸气一起被蒸馏出来,从而达到分离提纯的目的)。请回答下列问题:(1)图1中冷凝管的进水口是_(填“a”或“b”);仪器c的名称是_。(2)图1中仪器c是用来滴加_(填字母)。A浓硫酸 B浓硝酸 C浓硫酸和浓硝酸的混合物(3)磺化步骤中温度范围控制在6065比5560更合适,原因
22、是_。(4)图2中的冷凝管是否可以换为图1中的冷凝管_(填“是”或“否”)。(5)图2中虚线框内装置的作用是_。(6)水蒸气蒸馏是分离和提纯有机物的方法之一,被提纯的物质必须具备下列条件中的_(填字母)。A易溶于水 B不溶或难溶于水 C难挥发性 D与水蒸气不反应(7)图2的圆底烧瓶A中长玻璃管起稳压作用,既能防止装置中压强过大而引起事故,又能防止_。(8)本实验最终获得11.3g桔红色晶体,则2硝基1,3苯二酚的产率约为_。(保留3位有效数字)参考答案1增加固液接触面积,提取充分 沸石 乙醇易挥发,易燃 使用溶剂少,可连续萃取(萃取效率高) 乙醇沸点低,易浓缩 AC 单宁酸 水 升华 【详解】
23、(1)萃取时将茶叶研细可以增加固液接触面积,从而使提取更充分;由于需要加热,为防止液体暴沸,加热前还要加入几粒沸石;(2)由于乙醇易挥发,易燃烧,为防止温度过高使挥发出的乙醇燃烧,因此提取过程中不可选用明火直接加热;根据题干中的已知信息可判断与常规的萃取相比较,采用索式提取器的优点是使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高);(3)乙醇是有机溶剂,沸点低,因此与水相比较乙醇作为萃取剂的优点是乙醇沸点低,易浓缩;蒸馏浓缩时需要冷凝管,为防止液体残留在冷凝管中,应该选用直形冷凝管,而不需要球形冷凝管,A正确,B错误;为防止液体挥发,冷凝后得到的馏分需要有接收瓶接收馏分,而不需要烧杯,C正确,D错误,答
24、案选AC。(4)由于茶叶中还含有单宁酸,且单宁酸也易溶于水和乙醇,因此浓缩液中加入氧化钙的作用是中和单宁酸,同时也吸收水;(5)根据已知信息可知咖啡因在100以上时开始升华,因此该分离提纯方法的名称是升华。2B 球形 无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化 除去过量的高锰酸钾,避免在用盐酸酸化时,产生氯气 2+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O MnO2 苯甲酸升华而损失 86.0 C 重结晶 【分析】甲苯用高锰酸钾氧化时生成苯甲酸钾和二氧化锰,为增加冷凝效果,在反应装置中选用球形冷凝管,加热回流,当回流液中不再出现油珠时,说明反应已经完成,加入适量的饱和亚硫酸氢钠溶液除去
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