2023届高三化学二轮复习05以分离提纯为主线的有机制备类综合实验.docx
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1、以分离提纯为主线的有机制备类综合实验【方法与技巧】1有机物制备常考的仪器、装置仪器 制备装置 2常见有机物的分离与提纯分离、提纯方法适用范围蒸馏适用于沸点不同的互溶液体混合物分离萃取萃取包括“液液”萃取和“固液”萃取“液液”萃取是利用有机物在互不相溶的两种溶剂中的溶解性不同,用一种溶剂把溶质从另一种溶剂中提取出来的过程;“固液”萃取是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程分液适用于两种互不相溶的液体混合物分离。萃取之后往往需分液重结晶重结晶是将晶体用溶剂(如蒸馏水)溶解,经过滤、蒸发、冷却等步骤后再次使之析出,以得到更加纯净的晶体的纯化方法。重结晶常用于提纯固态化合物。例如,用重结晶对制备的
2、固态粗产品进一步提纯杂质在所选溶剂中溶解度很小(使杂质析出)或很大(使杂质留在母液中),易于除去被提纯的物质在所选溶剂中的溶解度受温度影响较大,升温时溶解度增大,降温时溶解度减小,冷却后易结晶析出3解有机物制备类实验的思维模型分析制备流程依据有机反应特点作答有机化合物易挥发,反应中通常采用冷凝回流装置,以减少有机物的挥发,提高原料的利用率和产物的产率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根据产品与杂质的性质特点,选择合适的分离、提纯方法【题组训练】1某化学兴趣小组在实验室中用
3、苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸。有关物质的性质如表所示:苯甲醛微溶于水,易溶于有机溶剂;易被空气氧化;与饱和NaHSO3溶液反应产生沉淀苯甲醇沸点为205.3 ;微溶于水,易溶于醇、醚等苯甲酸熔点为121.7 ,沸点为249 ;微溶于水乙醚沸点为34.8 ;难溶于水;易燃烧,当空气中含量为1.83% 48.0%时易发生爆炸已知:2HCHOKOHCH3OHHCOOK(1)向图1所示装置(夹持及加热装置已略去)中加入少量NaOH和水,搅拌溶解,稍冷,加入新蒸过的苯甲醛,开启搅拌器,加热回流长久放置的苯甲醛中易含有_(写结构简式)杂质写出三颈烧瓶内发生反应的化学方程式_(2)停止加热,从球形冷凝管上口缓缓
4、加入冷水,摇动,冷却后将液体倒入分液漏斗,用乙醚萃取三次,水层保留待用。合并三次萃取液,依次用饱和NaHSO3溶液、Na2CO3溶液、水洗涤。用饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤的目的是_,而用碳酸钠溶液洗涤可除去醚层中极少量的苯甲酸(3)将洗涤后的醚层倒入干燥的锥形瓶内,加入无水MgSO4后再加上瓶塞,静置一段时间后,将锥形瓶中溶液转入图2所示蒸馏装置中,缓缓加热,蒸馏除去乙醚。当温度升到140 时改用空气冷凝管,收集198 206 的馏分锥形瓶上加塞子的目的是_;无水硫酸镁的作用是_蒸馏除去乙醚的过程中宜采用的加热方式为_;收集的198 206 的馏分为_(写名称)(4)将萃取后的水层慢慢地加入到盛有
5、盐酸的烧杯中,同时用玻璃棒搅拌,析出白色固体。冷却、过滤,得到粗苯甲酸产品,然后提纯得到较纯净的产品。将苯甲酸粗产品提纯所用的实验方法为_(5)图1和图2装置中都用了冷凝管,下列说法正确的是_a两种冷凝管冷凝效果相同,本实验中可以互换使用b直形冷凝管一般在用蒸馏法分离物质时使用c两种冷凝管的冷凝水进出方向都为“高(处)进低(处)出”d球形冷凝管能冷凝回流反应物而减少其蒸发流失,使反应更彻底2对甲氧基苯丙酰胺(相对分子质量为179)为难溶于冷水的白色晶体,且是一种医药中间体,可以由苯甲醚通过两步反应合成,合成路线如图1所示已知:无水三氯化铝遇水会发生剧烈水解并放热步骤一:用如图2所示装置合成对甲
6、氧基苯丙腈在500 mL三颈烧瓶中,加入108 g(1 mol)苯甲醚,室温下缓慢加入70 g(约0.52 mol)粉末状三氯化铝,加入过程中温度不超过25 ,加完后降温至5 ,然后逐滴加入130 g(约2.45 mol)丙烯腈(沸点77 ),滴加结束后再升温至9095 ,反应2 h。将反应液倒入500 g冰水中,搅匀,静置分层,分出油相。减压蒸馏,收集2.67 kPa下150160 的馏分,得到对甲氧基苯丙腈步骤二:合成对甲氧基苯丙酰胺将步骤一中合成的对甲氧基苯丙腈加入500 mL三颈烧瓶中,加入300 mL浓盐酸,再经过一系列操作后得到对甲氧基苯丙酰胺133.7 g(1)对甲氧基苯丙腈的合
7、成过程中宜采用的加热方式为_(2)图2中合成对甲氧基苯丙腈的装置有一缺陷,请提出改进方法并说明理由:_(3)用恒压滴液漏斗加丙烯腈的优点有_(写出两条)(4)下列操作为合成对甲氧基苯丙酰胺的过程中加浓盐酸后的一系列操作,其合理顺序为_加入活性炭回流0.5 h趁热过滤抽滤将滤液慢慢倒入1 000 g冷水中,析出晶体升温至4050 ,搅拌1 h洗涤、烘干(5)下列关于实验操作的说法错误的是_A减压蒸馏采用如图3所示装置,装置中的D为毛细管,也可以用沸石代替B减压蒸馏过程中,可以通过控制G处的旋塞停止减压C在对甲氧基苯丙酰胺的合成过程中,析出的晶体可以用冷水洗涤D减压过滤不宜用于过滤颗粒太小的沉淀,
8、因为颗粒太小的沉淀在快速过滤时易透过滤纸(6)本实验中对甲氧基苯丙酰胺的产率为_%(保留两位小数)3乙酰水杨酸(阿司匹林)是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下:水杨酸醋酸酐乙酰水杨酸熔点/1571597274135138相对密度/ (gcm3)1.441.101.35相对分子质量138102180实验过程:在100 mL锥形瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL,充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5 mL浓硫酸后加热,维持瓶内温度在70 左右,充分反应。稍冷后进行如下操作在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中,析出固体,过滤所得结晶粗品加入
9、50 mL饱和碳酸氢钠溶液,溶解、过滤滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g回答下列问题:(1)该合成反应中应采用_加热A热水浴B酒精灯C煤气灯D电炉(2)下列玻璃仪器中,中需使用的有_(填标号),不需使用的有_(3)中需使用冷水,目的是_(4)中饱和碳酸氢钠的作用是_,以便过滤除去难溶杂质(5)采用的纯化方法为_(6)本实验的产率是_%4苯甲酸乙酯可用于配制香水香精和人造精油,还可以作为食用香精用于食品中。实验室可用苯甲酸与乙醇为原料制备苯甲酸乙酯,制备装置如图所示(部分装置已省略)部分物质的物理性质物质乙醇苯甲酸环己烷乙醚苯甲酸乙酯密度/ (gcm3)
10、0.789 31.265 90.778 50.731 81.050 0熔点/114.0122.16.5116.334.6沸点/78.5249.080.034.5211.0213.0制备方法:在烧瓶C中加入一定量的下列物质(如表2)。按图甲所示安装好装置,加热烧瓶C。反应一段时间后,停止加热试剂及用量物质苯甲酸乙醇环己烷浓硫酸用量2.44 g15.0 mL10.0 mL3.0 mL将烧瓶C中的反应液倒入盛有30 mL水的烧杯中,加入Na2CO3,至溶液呈中性用分液漏斗分出有机层,再用乙醚萃取水层中的残留产品,二者合并,加入图乙的烧瓶D中,加入沸石并加入无水硫酸镁,加热蒸馏,制得产品2.6 mL回
11、答下列问题:(1)仪器A的名称是_,仪器A和仪器B的自来水进水口分别为b口、d口,这种进水方式,冷却效果好,原因是_(2)环己烷、乙醇与水可形成共沸物,沸点为62.1 。烧瓶C的最佳加热方式是_,分水器的“分水”原理是_,制备苯甲酸乙酯时,加入的环己烷的作用是_(3)Na2CO3的作用是_(4)采用图乙装置进行蒸馏操作,加入无水硫酸镁的目的是_,在锥形瓶中,收集_的馏分(5)该制备方法中苯甲酸乙酯的产率是_5实验室以2丁醇(CH3CHOHCH2CH3)为原料制备2氯丁烷(CH3CHClCH2CH3),实验装置如图所示(夹持、加热装置已略去):相关信息如表所示物质熔点/沸点/密度/(gcm3)其
12、他2丁醇114.799.50.81与水互溶2氯丁烷131.368.20.87微溶于水,碱性水解实验步骤步骤1:在甲装置中的圆底烧瓶内加入无水ZnCl2和100 mL 12 molL1浓盐酸,充分溶解、冷却,再加入45.68 mL 2丁醇,加热一段时间步骤2:将反应混合物移至乙装置的蒸馏烧瓶内,蒸馏并收集115 以下的馏分步骤3:从馏分中分离出有机相,进行系列操作,放置一段时间后过滤步骤4:滤液经进一步精制得产品回答下列问题:(1)中应放的仪器是_(填“A”或“B”,下同),中应放的仪器是_(2)步骤1中加入的无水ZnCl2的作用是_(3)步骤3进行系列操作的顺序是_(填标号,可重复使用)10%
13、Na2CO3溶液洗涤加入CaCl2固体蒸馏水洗涤用Na2CO3溶液洗涤时操作要迅速,其原因是_(4)步骤4进一步精制得产品所采用的操作方法是_(填名称)(5)测定实验中生成2氯丁烷的产率。将全部产品加入足量NaOH溶液中,加热,冷却后,滴入硝酸溶液至溶液呈酸性,再滴入足量的硝酸银溶液,得到57.40 g沉淀,则2氯丁烷的产率是_6乙酰苯胺()在工业上可作橡胶硫化促进剂、纤维酯涂料的稳定剂、过氧化氢的稳定剂等,可通过苯胺()和乙酸酐()反应制得已知:纯乙酰苯胺是白色片状晶体,相对分子质量为135,熔点为114 ,易溶于有机溶剂。在水中的溶解度如下温度20255080100溶解度/(g/100 g
14、水)0.460.560.843.455.5实验室制备乙酰苯胺的步骤如下(部分装置省略):粗乙酰苯胺的制备。将7 mL(0.075 mol)乙酸酐放入三口烧瓶c中,在恒压滴液漏斗a中放入5 mL(0.055 mol)新制得的苯胺。将苯胺在室温下逐滴滴加到三口烧瓶中。苯胺滴加完毕,在石棉网上用小火加热回流30 min,使之充分反应。待反应完成,在不断搅拌下,趁热把反应混合物缓慢地倒入盛有100 mL冷水的烧杯中,乙酰苯胺晶体析出。充分冷却至室温后,减压过滤,用 洗涤晶体23次。用滤液冲洗烧杯上残留的晶体,再次过滤,两次过滤得到的固体合并在一起乙酰苯胺的提纯。将上述制得的粗乙酰苯胺固体移入250 m
15、L烧杯中,加入100 mL热水,加热至沸腾,待粗乙酰苯胺完全溶解后,再补加少量蒸馏水。稍冷后,加入少量活性炭吸附色素等杂质,在搅拌下微沸5 min,趁热过滤。待滤液冷却至室温,有晶体析出,称量产品为3.28 g。回答下列问题:(1)仪器b的名称是(2)写出反应的化学方程式_(3)减压过滤的优点是;步骤用滤液而不用冷水冲洗烧杯的原因是_;洗涤晶体宜选用A乙醇 BCCl4 C冷水 D乙醚(4)步骤中,粗乙酰苯胺溶解后,补加少量蒸馏水的目的是_(5)步骤中,称量前的操作是_,上述提纯乙酰苯胺的方法叫_(6)乙酰苯胺的产率为(计算结果保留3位有效数字)7常温下,苯乙酮为浅黄色油状液体,不溶于水,易溶于
16、大多数有机溶剂;可用作树脂的溶剂和塑料工业生产中的增塑剂等。部分物质沸点、密度和制备原理如下:沸点:苯80.1 、石油醚3080 、苯乙酮202 。密度:苯0.88 gmL1、乙酸酐1.07 gmL1。原理:实验步骤:步骤1:在50 mL的二口瓶上,按照如图所示安装恒压滴液漏斗、回流冷凝管和装有无水氯化钙的干燥管等。在二口瓶中加入6 g无水氯化铝和8 mL纯净苯,边用磁力搅拌器搅拌边滴加2 mL乙酸酐。严格控制滴加速率,必要时用冷水冷却,待反应缓和后,加热回流并搅拌,直至无HCl气体逸出为止步骤2:待反应液冷却后,将其倾入盛有10 mL浓盐酸和20 g碎冰的烧杯中,使胶状物完全溶解。然后将反应
17、液倒入分液漏斗分出上层有机相,再用20 mL石油醚进行两次萃取,萃取后合并有机相。依次用5 mL 10%NaOH和5 mL水洗至中性,再用无水硫酸镁干燥步骤3:滤去干燥剂,将有机相置于100 mL蒸馏烧瓶中,用加热套加热,使用不同的冷凝管进行蒸馏,先蒸出石油醚和苯,再蒸出苯乙酮。该实验得到的产品为1.64 g回答下列问题:(1)实验中使用恒压滴液漏斗滴加液体的目的为_,从步骤1的操作中可以看出,苯与乙酸酐的反应为_(填“吸热”或“放热”)反应(2)用于吸收HCl气体的烧杯中,可以使用的液体为_,若其中的倒扣漏斗全部浸没于液体中,则吸收气体时会发生_的现象(3)该实验中检验“水洗至中性”的方法为
18、_(4)实验室常用的冷凝管有:球形冷凝管、直形冷凝管、空气冷凝管。当蒸气温度高于130 时,如果用水进行冷却,因二者温差大,会造成冷凝管炸裂。该实验的蒸馏操作中,蒸出石油醚和苯时,应使用的冷凝管为_(填序号,下同),蒸出苯乙酮时,应使用的冷凝管为_(5)该实验的产率为_8苯胺又名氨基苯,是最重要的胺类物质之一,可作为炸药中的稳定剂、汽油中的防爆剂,也可作为医药磺胺药的原料等。苯胺为无色油状液体,有特殊气味,可用水蒸气蒸馏提纯。用纳米铁粉还原硝基苯制备苯胺的原理及装置图(略去夹持装置和加热装置)如下: 已知部分有机物的一些数据如下表:名称相对分子质量密度/(gmL1)熔点/沸点/溶解性硝基苯12
19、31.205.7210.8难溶于水,易溶于乙醇、乙醚苯胺931.026.3184.4难溶于水,易溶于乙醇、乙醚乙醚740.71116.334.6微溶于水,易溶于乙醇合成:在装置1中的仪器X中,加入9 g纳米铁粉、20 mL水、1 mL冰醋酸,加热至煮沸,煮沸后冷却至室温,再将8.0 mL硝基苯逐滴加入(该反应强烈放热),搅拌、加热、回流半小时,至反应完全分离提纯:将装置1改为装置2进行水蒸气蒸馏,取装置2中的馏出物约56 mL,转移至分液漏斗中,分离出有机层后,水层加入1.3 g NaCl固体,用乙醚萃取3次(每次用7.0 mL乙醚),合并有机层和乙醚萃取液,加入粒状NaOH干燥,过滤后转移至
20、干燥的圆底烧瓶中,水浴蒸去乙醚,残留物再利用装置3蒸馏并收集温度为T 时的馏分请回答下列问题:(1)仪器X的名称是_;加入硝基苯时,“逐滴加入”的目的是_(2)分离提纯过程中加入NaCl固体的作用是_(3)装置2中长导管B的作用是_(4)“水蒸气蒸馏”结束后,应先打开止水夹T,再停止对“水蒸气发生装置”加热,理由是_(5)利用装置3蒸馏时,温度的范围为_,实验结束得到产物6.0 mL,则苯胺的产率为_(保留三位有效数字)9常温下对甲基苯甲醚为无色液体,实验室制备对甲基苯甲醚的反应原理为,反应装置(夹持及加热装置已略)如图所示,部分物质的相关性质如表所示物质甲醇对甲基苯酚对甲基苯甲醚沸点/64.
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