课时提升训练(23) 以物质制备为主的综合实验（Word练习）-【百汇大课堂】26年高考化学选考总复习下册·第1轮（浙江专用）

课时提升训练(23)　以物质制备为主的综合实验 1．(2023·辽宁卷)2­噻吩乙醇(Mr＝128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体，其制备方法如下： Ⅰ .制钠砂。向烧瓶中加入300 mL液体A和4.60 g金属钠，加热至钠熔化后，盖紧塞子，振荡至大量微小钠珠出现。 Ⅱ .制噻吩钠。降温至10 ℃，加入25 mL噻吩，反应至钠砂消失。 Ⅲ .制噻吩乙醇钠。降温至－10 ℃，加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液，反应30 min。 Ⅳ.水解。恢复室温，加入70 mL水，搅拌30 min；加盐酸调pH至4～6，继续反应2 h，分液；用水洗涤有机相，二次分液。 Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后，得到产品17.92 g。 回答下列问题： (1)步骤 Ⅰ 中液体A可以选择________(填标号)。 a．乙醇 b．水 c．甲苯 d．液氨 (2)噻吩沸点低于吡咯()的原因是____________________________。 (3)步骤 Ⅱ 的化学方程式为______________________________________。 (4)步骤 Ⅲ 中反应放热，为防止温度过高引发副反应，加入环氧乙烷溶液的方法是____________________。 (5)步骤Ⅳ中用盐酸调节pH的目的是______________。 (6)下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是____________________(填名称)；无水MgSO4的作用为__________________。 (7)产品的产率为________(用Na计算，精确至0.1%)。 答案 ：(1)c (2)噻吩与吡咯均为分子晶体，噻吩分子间仅存在范德华力，而吡咯分子间还存在氢键，沸点更高 (3) (4)少量多次加入 (5)提供酸性环境，利于水解并生成可溶性的钠盐便于后续分液 (6)球形冷凝管与分液漏斗　干燥吸水　(7)70.0% 解析：(1)钠能与乙醇、水、液氨发生置换反应，因此只能选择甲苯作为溶剂。 (4)由于反应放热，为了防止温度过高引发副反应，应将环氧乙烷溶液少量多次加入。 (5)该过程为将2­噻吩乙醇钠水解为2­噻吩乙醇，用盐酸调节pH的目的是提供酸性环境，利于水解并产生可溶性的NaCl，便于后续分液。 (6)向有机相中加入无水硫酸镁的目的为吸水干燥。进行过滤和蒸馏过程中用不到的仪器为球形冷凝管和分液漏斗。 (7)用Na计算，根据反应物Na的物质的量为0.2 mol可知，理论上产物的物质的量为0.2 mol，质量为25.6 g，实际得到的产物为17.92 g，因此其产率为70.0%。 2．(2023·湖南卷)金属Ni对H2有强吸附作用，被广泛用于硝基或酮羰基等不饱和基团的催化氢化反应。将块状Ni转化成多孔型雷尼Ni后，其催化活性显著提高。 已知：①雷尼Ni暴露在空气中可以自燃，在制备和使用时，需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”； ②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。 某实验小组的同学制备雷尼Ni并探究其催化氢化性能的实验如下。 步骤1：雷尼Ni的制备 步骤2：邻硝基苯胺的催化氢化反应 反应的原理和实验装置图如下(夹持装置和搅拌装置略)。装置 Ⅰ 用于储存H2和监测反应过程。 NH2NO2NH2NH2 回答下列问题。 (1)操作(a)中，反应的离子方程式是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)操作(d)中，判断雷尼Ni被水洗净的方法是____________________________。 (3)操作(e)中，下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是__________(填标号)。 A．丙酮 B．四氯化碳 C．乙醇 D．正己烷 (4)向集气管中充入H2时，三通阀的孔路位置如下图所示。发生氢化反应时，集气管向装置 Ⅱ 供气，此时孔路位置需调节为__________(填标号)。 (5)仪器M的名称是____________。 (6)反应前应向装置 Ⅱ 中通入N2一段时间，目的是______________________。 (7)如果将三颈烧瓶N中的导气管口插入液面以下，可能导致的后果是____________。 (8)判断氢化反应完全的现象是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (2)取最后一次洗涤液，用pH计(或pH试纸)测定其pH，若pH＝7，说明雷尼Ni已经被水洗净 (3)C　(4)B　(5)恒压滴液漏斗 (6)排尽装置中的空气，防止雷尼Ni在空气中自燃 (7)雷尼Ni堵塞导管 (8)装置 Ⅰ 中集气管液面不再变化(或水准瓶液面不再变化)时，说明氢化反应完全 解析：(1)将Ni/Al合金加入NaOH溶液中，Al与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]，与Ni分离而被除去。 (2)水洗的上一步骤为碱洗，则水洗前溶液呈碱性，故判断雷尼Ni被水洗净就是测定溶液中c(H＋)＝c(OH－)，可用pH计精确测定(或pH试纸粗略测定)最后一次洗涤液的pH是否为7，若测得pH＝7，说明雷尼Ni已经被水洗净。 (3)A项中丙酮分子中含有酮羰基，会干扰邻硝基苯胺的催化氢化反应，依据信息“邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行”，在题给B、C、D项的三种有机溶剂中，乙醇相对极性最大，选C。 (4)根据集气管中充入H2时三通阀的孔路位置，可确定集气管向装置 Ⅱ 中供气时，应保证下侧、右侧孔路通气，B正确。 (6)依据信息①可知，雷尼Ni在空气中会自燃，故通入N2的作用为排尽装置中的空气，防止雷尼Ni在空气中自燃。 (7)三颈烧瓶中为雷尼Ni悬浮液，将导气管插入液面以下，雷尼Ni会堵塞导管。 (8)当氢化反应完全时，装置 Ⅱ 中H2不再参加反应，即不再消耗H2，则装置 Ⅰ 中集气管液面不再变化(或水准瓶中液面不再变化)。 3．氯化氨基汞[Hg(NH2)Cl]是祛斑霜中常用的添加剂，可由反应：Hg＋2NH3＋Cl2===Hg(NH2)Cl↓＋NH4Cl制备，某学习小组在实验室中利用下列装置制备氯化氨基汞，回答下列问题。 (1)A中发生反应的离子方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)F中发生反应的化学方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)盛装碱石灰的仪器名称为________，其作用为_________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)整个装置的仪器连接顺序为A→__________________________________________ ________________________________________________________________________ (装置不能重复使用)。该实验的不足之处是________________。 (5)E中短导管a通入的气体是________，导管ab采用长短不同的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑ (2)NH3·H2O＋CaONH3↑＋Ca(OH)2 (3)U形管　干燥氨气 (4)D→B→E←C←F　无尾气处理装置 (5)氯气　氯气的密度大于空气，氨气的密度小于空气，采用逆流原理，使氯气、氨气、汞充分混合 解析：(4)整个装置分成两部分，一部分是由A装置中的氯气经除杂并干燥后得到干燥的氯气，一部分是由F装置生成的氨气经干燥后得到干燥的氨气，最后将干燥的氯气和氨气一起通入E中制得Hg(NH2)Cl，则整个装置的仪器连接顺序为A→D→B→E←C←F，该实验的不足之处是没有尾气处理装置。 4．环己烯是重要的有机合成原料，可用于合成赖氨酸、环己酮、苯酚、聚环烯树脂等，实验室利用环己醇制备环己烯的实验装置及步骤如下： 步骤ⅰ.按图连接装置(加热和夹持装置已略去)，检查气密性后，向仪器A中加入20 mL环己醇、催化剂X以及沸石，加热一段时间后，在仪器C中收集到环己烯粗产品。 步骤ⅱ.将环己烯粗产品移入分液漏斗中，加入饱和食盐水，振荡、静置，分液。 步骤ⅲ.向步骤ⅱ所得环己烯中加入无水氯化钙颗粒，振荡、静置一段时间后“弃去”氯化钙，最终通过蒸馏得到纯净的环己烯8.3 g。 已知： 物质 密度/(g/cm3) 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性 摩尔质量/(g/mol) 环己醇 0.97 25 161 微溶于水 100 环己烯 0.81 －103 83 不溶于水 82 (1)实验前，有同学指出，该装置存在两处错误，请改正：________________________， 改正装置后，继续进行相关实验。 (2)步骤ⅰ中，“加热”前，不能忘记的实验操作是______________________________。 (3)根据文献，催化剂X可以是FeCl3·6H2O，也可以是浓硫酸。从绿色化学实验角度考虑，催化剂X最好选择______________，其原因可能为________________________(列举一条)。 (4)步骤ⅱ中，加饱和食盐水而不加蒸馏水的原因是________________________；分液时，环己烯层应该从分液漏斗的________(填“上口倒出”或“下口放出”)。 (5)步骤ⅲ中，完成“弃去”操作，需要的玻璃仪器有____________。 (6)该实验中环己烯的产率为________%(保留三位有效数字)。 答案：(1)将温度计的水银球置于支管口处；将锥形瓶上的塞子去掉　(2)从冷凝管m口通冷凝水 (3)FeCl3·6H2O　浓硫酸易使原料炭化并产生SO2(或FeCl3·6H2O污染小，可循环使用) (4)增大水溶液的密度，便于分层　上口倒出 (5)漏斗、烧杯、玻璃棒　(6)52.2 解析：(1)根据装置图可知存在的错误是温度计水银球位置和锥形瓶的塞子没有去掉，正确的做法是将温度计的水银球置于支管口处；将锥形瓶上的塞子去掉。(2)由于是蒸馏装置，所以步骤ⅰ中，“加热”前，不能忘记的实验操作是从冷凝管m口通冷凝水。(3)由于浓硫酸具有强氧化性，易使原料炭化并产生SO2，FeCl3·6H2O污染小，可循环使用，故催化剂X最好选择FeCl3·6H2O。(4)加入饱和食盐水的目的是增加水层的密度，有利于分层；根据表格中的密度数据可知环己烯的密度小于水，则有机层在上层，水层在下层，则分液操作为将下层水溶液自分液漏斗下口放出，上层的有机粗产品从分液漏斗的上口倒出。(6)20 mL环己醇的物质的量为 mol＝0.194 mol，理论上生成环己烯的质量是0.194 mol×82 g/mol＝15.908 g，故产率为×100%≈52.2%。 5．(2024·浙江金华十校模拟)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在工业上用作净水剂，医药上用作收敛剂。实验小组的同学采用废弃的铝制易拉罐按如下流程制备明矾大晶体。 已知：晶体结晶需要晶核，外加成核剂、杂质、残余晶体(易附在器壁上)均可作晶核。请回答： (1)废铝制易拉罐溶于KOH溶液发生的主要反应为________________________(用离子方程式表示)。 (2)下列说法不正确的是________(填标号)。 A．可采取将废易拉罐剪碎、酒精灯加热等方式增大溶解速率 B．加入KOH溶液至不再产生气泡后，趁热过滤，除去不溶物 C．“系列操作 Ⅰ ”有：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、灼烧 D．制备明矾大晶体时，小晶体应悬挂在靠近烧杯底部的位置 (3)“系列操作 Ⅱ ”的装置如图所示，烧杯上方所盖的纸片的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)Al3＋是一种慢性神经毒素，长期积累会导致神经结节。实验室可采用置换滴定法测定天然水体样品中的Al3＋浓度。简要过程如下： 有关反应如下(试剂EDTA用Y4－表示)： 步骤①：Al3＋＋Y4－===AlY－ 步骤②：Zn2＋＋Y4－===ZnY2－ 步骤③：AlY－＋6F－===AlF＋Y4－ 要准确计算水样中Al3＋浓度，应利用水样1的体积以及步骤______的实验数据(填①、②、③、④) 答案：(1)2Al＋6H2O＋2OH－===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　(2)ACD (3)防止空气中的灰尘等掉入溶液中，影响大晶体形成 (4)④ 解析：(2)铝与KOH反应生成氢气，用酒精灯加热可能会导致生成的氢气燃烧，有安全隐患，A错误；加入KOH溶液至不再产生气泡说明Al已经反应完，再趁热过滤除去不溶物，B正确；系列操作 Ⅰ 有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，不需要灼烧，C错误；制备明矾大晶体，小晶体悬挂在溶液中央，D错误。 (4)通过步骤④Zn2＋标准溶液的消耗量可计算出Y4－的物质的量，从而计算出AlY－的物质的量，也就能计算出铝离子的浓度，故需要步骤④的实验数据。 学科网（北京）股份有限公司 $$