12.1 第57讲 以物质制备为主的综合实验(教师用书word)-【金版新学案】2026年高考化学高三总复习大一轮复习(广东专版)
2025-12-11
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教辅
摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦物质制备综合实验核心考点,涵盖无机物与有机物制备两大类型,按实验操作流程、条件控制、仪器选用逻辑架构知识,通过考点梳理(如三大制备原则)、方法指导(思维模型构建)、真题训练(2023新课标卷等)环节,帮助学生突破装置连接、现象分析等难点,体现复习系统性与针对性。
资料融合化学观念(物质转化规律)、科学思维(实验方案推理),设计“微思考”装置连接分析、“正误判断”易错点辨析等活动,培养学生实验设计能力。分层练习(基础题、高考真题)配合即时反馈,保障复习效率,提升学生应考实战能力,为教师把控复习节奏提供清晰指引。
内容正文:
第57讲 以物质制备为主的综合实验
【复习目标】 1.掌握物质制备型实验方案设计的原则。2.掌握解答物质制备型实验综合题的思维模型。3.能正确选用实验装置;掌握控制实验条件的方法。4.能预测或描述实验现象、分析或处理实验数据、得出合理结论。
类型一 无机物的制备
一、物质制备实验的操作顺序
1.实验操作流程
2.加热操作先后顺序的选择
(1)若气体制备实验需加热,应先加热气体发生装置,待产生的气体排尽装置中的空气后,再给实验中其他需要加热的装置加热。
其目的:①防止爆炸(如氢气还原氧化铜);②保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中的物质反应。
(2)完成实验后,熄灭酒精灯的顺序则相反。
3.防止物质变质或损失的措施
(1)实验中反应物或产物若易吸水潮解、水解等,要采取措施防止吸水。
(2)易挥发的液体产物要及时冷却。
(3)易挥发的液体反应物,需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)。
(4)注意防止倒吸的问题。
4.仪器选用及连接顺序
【微思考】 某化学小组用下图实验装置模拟工业制备四氯化碳。
已知:CS2可与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,CS2与Cl2在铁作催化剂的条件下,在85 ℃~95 ℃反应可生成四氯化碳;硫单质的沸点445 ℃,CS2的沸点46.5 ℃,CCl4的沸点76.8 ℃、密度1.6 g/cm3。
上述装置的连接顺序为a→ → → → → → → → →h。
提示:i j f g d e b c
二、实验条件的控制
1.排气方法
为了防止空气中的O2、CO2、水蒸气等干扰实验,常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气;有时也可充分利用反应产物气体(如氨气、氯气、二氧化硫等)排尽装置中的空气。
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2.控制气体的流速及用量
(1)用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
(2)观察气泡,控制气流速度,如图甲,可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶3的混合气体。
(3)平衡气压,如图乙,用长玻璃管平衡气压,也可防堵塞。
3.压送液体
根据装置的密封性,让反应生成气体或消耗气体,产生压强差,将液体压入或倒流入另一反应容器。
4.温度控制
(1)控制低温的目的:减少某些反应物或产物分解,如H2O2、NH4HCO3等;减少某些反应物或产物挥发,如盐酸、氨水等;防止某些物质水解,避免副反应发生等。
(2)采取加热的目的:加快反应速率或使平衡移动,加速溶解等。
(3)常考的温度控制方式
水浴加热
均匀加热,反应温度在100 ℃以下
油浴加热
均匀加热,反应温度在100~260 ℃之间
冰水冷却
使某物质液化、降低产物的溶解度;减少其他副反应,提高产品纯度等
保温
如真空双层玻璃容器等
三、(固体)物质制备的三大原则
选择最佳
反应途径
如用铝制取氢氧化铝:2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑、2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑、Al2(SO4)3+6Na[Al(OH)4] ===8Al(OH)3↓+3Na2SO4,当n(Al3+)∶n{[Al(OH)4]-}=1∶3时,Al(OH)3产率最高。
选择最
佳原料
如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝,应选用氨水,而不能选用强碱(如氢氧化钠)溶液;用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用氢氧化钠溶液,而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。
选择适宜
操作方法
如实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,所以要注意隔绝空气。
【正误判断】
1.用铁片和稀H2SO4反应制取H2时,为加快产生H2的速率可改用浓H2SO4( )
2.用KMnO4固体和用KClO3固体制备O2的装置完全相同( )
3.用向上排空气法收集铜粉和稀硝酸反应产生的NO( )
4.浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2:气体产物先通过浓硫酸,后通过饱和食盐水( )
5.吸收NH3可用如图装置,或将有机溶剂CCl4换成苯( )
6.可利用如图装置收集H2( )
7.SO2是还原性气体,不能用浓硫酸干燥( )
8.使用MnO2作催化剂制备氧气,不一定需要加热( )
9.实验室中可利用二氧化锰或高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气,两制备方法中氯气的发生装置完全相同( )
答案:1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.× 7.×
8.√ 9.×
1.下图为常用玻璃仪器组成的六种实验装置,均可根据不同的实验需要在其中加入不同的液体或固体试剂。请用适宜装置的序号完成下列填空:
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(1)能用于干燥CO2气流的装置是 。
(2)用于除去Cl2中HCl杂质的最佳装置是 。
(3)用于尾气吸收并能防止液体倒吸到反应装置中的是 。
(4)接在气体制备的连续实验装置中间,用于控制气流平稳的装置是 。
(5)利用装置A收集CO2气体,应从 口进气。A中装满水,用排水法测量生成H2的体积,应从 口进气。
答案:(1)AEF (2)A (3)CE (4)D (5)a b
2.一套装置可以用于制备多种气体,根据如图“套装”回答下列问题。
(1)若使用如图所示装置制备干燥的SO2气体:
①A中盛液体的玻璃仪器名称是 ,实验开始后A中反应的化学方程式为
。
②B装置的作用是 ;C装置的作用是 。
③E装置中固体试剂为 。
(2)若使用如图所示装置制备干燥的Cl2:
①A中反应的化学方程式为 。
②B装置的作用为除去Cl2中混有的HCl,则B装置中盛装的试剂为 ,如何改进装置? ;C装置的作用是 。
答案:(1)①分液漏斗 Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O ②防倒吸 干燥SO2气体
③碱石灰 (2)①2KMnO4+16HCl(浓) ===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O[或KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O] ②饱和食盐水 导管“长进短出” 干燥Cl2
3.如图是用于气体制备、干燥、性质验证、尾气处理的部分仪器装置(加热及夹持固定装置均已略去)。请根据下列要求回答问题。
(1)若烧瓶中盛装锌片,分液漏斗中盛装稀硫酸,则:
①当仪器连接顺序为A→C→B→B→D时,两次使用B装置,其中所盛的药品依次是CuO、无水CuSO4粉末。此实验的目的是 ,D装置的作用是 。
②为了使B装置中CuO反应充分,在不改变现有药品的条件下,可采取的方法有
(写一种)。
③加热前必须进行的操作是 。
(2)若烧瓶中盛装Na2O2固体,分液漏斗中盛装浓氨水,慢慢打开分液漏斗的活塞,则:
2 烧瓶内产生的气体主要有 (写化学式)。
②用产生的气体做氨的催化氧化实验,各装置按气流方向从左到右的连接顺序是
(填字母)→E。
③B装置中反应的化学方程式为 。
答案:(1)①验证H2的还原性并检验其氧化产物 防止空气中的水蒸气进入B装置,干扰H2氧化产物的检验
②控制分液漏斗的活塞,使稀H2SO4缓慢滴下(或向烧瓶中加水或将烧瓶放入冰水中或用冰毛巾捂着烧瓶等,其他答案合理即可)
③检验装置中空气是否排尽(或检验氢气是否纯净)
(2)①O2、NH3 ②A→D→B
③4NH3+5O24NO+6H2O
解析:(1)①A装置中锌片与稀硫酸反应产生H2,用C装置对H2进行干燥,然后依次通过分别盛有CuO、无水CuSO4粉末的B装置;通过盛有CuO的B装置时,氢气与CuO反应生成Cu和H2O;通过盛有无水CuSO4粉末的B装置时,可以检验生成的水,故实验目的是验证H2的还原性并检验其氧化产物;D装置的作用是防止空气中的水蒸气进入B装置,干扰产物H2O的检验。②使B装置中CuO反应充分,在不改变现有药品的条件下,可以减缓A装置中产生氢气的速率,如控制稀硫酸的滴入速率、控制烧瓶的温度等。③加热前必须检验装置中空气是否排尽或检验氢气是否纯净。(2)①滴入浓氨水,则Na2O2与H2O反应生成O2,放热使氨水挥发,氨气逸出。②做氨的催化氧化实验时,A装置为O2、NH3的发生装置,由于产生的O2、NH3中含有水蒸气,需要先通过D装置干燥后再进入B装置发生催化氧化反应。
解答无机物制备综合实验题的思维流程
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类型二 有机物的制备
1.熟悉有机物制备实验的常用仪器
2.常见操作
(1)加热:酒精灯的火焰温度一般在400~500 ℃,乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热,若温度要求更高,可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。
(2)蒸馏:利用有机物沸点的不同,用蒸馏方法可以实现分离。
(3)冷凝回流:有机物易挥发,因此在反应中通常要采用冷凝回流装置,以减少有机物的挥发,提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管,图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。
(4)防暴沸:加沸石(或碎瓷片),防止溶液暴沸;若开始忘加沸石(或碎瓷片),需冷却后补加。
3.提纯有机物的常见流程
4.典型有机化合物的制备实验
(1)乙酸乙酯的制备
①反应原理(化学方程式):CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O。
②实验装置
③试剂的混合方法:先加入乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入浓H2SO4,冷却至室温后再加乙酸。
④装置和试剂的作用
装置或试剂
作用
浓硫酸
催化剂、吸水剂
饱和碳酸钠溶液
①溶解乙醇,②吸收乙酸,③降低乙酸乙酯的溶解度,有利于溶液分层,析出乙酸乙酯
碎瓷片或沸石
防止发生暴沸
长导管
导气兼冷凝;为防止倒吸,导气管不能伸入饱和Na2CO3溶液中
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(2)制取溴苯
①反应原理(化学方程式):+Br2+HBr↑。
②实验装置
③长导管作用:导气兼冷凝。
(3)制取硝基苯
反应原理
(化学方程式)
+HO—NO2+H2O
实验装置
注意事项
①加药顺序:浓硝酸→浓硫酸(冷却)→苯
②温度计水银球位置: 水浴中
③提纯硝基苯的方法:水洗、碱洗,再水洗
(4)制取乙烯
反应原理
(化学方程式)
CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
实验装置
注意事项
①温度计水银球位置:反应液中
②碎瓷片或沸石的作用:防暴沸
③浓硫酸的作用:催化剂、吸水剂
④除去混有的杂质CO2、SO2及乙醇:用NaOH溶液洗气
⑤迅速升温到170 ℃的目的:防止发生副反应生成乙醚
【正误判断】
1.制取无水乙醇可向乙醇中加入CaO之后过滤( )
2.实验室制备硝基苯加入试剂的顺序:先加入浓硫酸,再滴加浓硝酸,最后滴加苯( )
3.乙酸乙酯制备实验中,饱和Na2CO3溶液可以换成NaOH溶液( )
4.溴乙烷与NaOH乙醇溶液加热可制备乙烯,生成的气体直接通入酸性KMnO4溶液,紫色褪去即可证明乙烯生成( )
5.用水能够鉴别苯、乙醇、硝基苯( )
6.用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维( )
答案:1.× 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.√
1.对甲基苯胺可用对硝基甲苯作原料在一定条件下制得。 主要反应及装置如下:
主要反应物和产物的物理性质见下表:
化合物
溶解性
熔点(℃)
沸点(℃)
密度(g·cm-3)
对硝基甲苯
不溶于水,溶于乙醇、苯
51.4
237.7
1.286
对甲基苯胺
微溶于水,易溶于乙醇、苯
43~45
200~202
1.046
对甲基苯
胺盐酸盐
易溶于水,不溶于乙醇、苯
243~245
-
-
苯
不溶于水,溶于乙醇
5.5
80.1
0.874
实验步骤如下:
①向三颈烧瓶中加入50 mL稀盐酸、10.7 mL(13.7 g)对硝基甲苯和适量铁粉,维持瓶内温度在80 ℃左右,同时搅拌回流、使其充分反应;
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②调节pH=7~8,再逐滴加入30 mL苯充分混合;
③抽滤得到固体,将滤液静置、分液得液体M;
④向M中滴加盐酸,振荡、静置、分液,向下层液体中加入NaOH溶液,充分振荡、静置;
⑤抽滤得固体,将其洗涤、干燥得6.1 g产品。
回答下列问题:
(1)主要反应装置如图,a处缺少的装置是 (填仪器名称),实验步骤③和④的分液操作中使用到下列仪器中的 (填字母)。
a.烧杯 b.长颈漏斗
c.玻璃棒 d.铁架台
(2)步骤②中用5%的碳酸钠溶液调pH=7~8的目的之一是使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀,另一个目的是 。
(3)步骤③中液体M是分液时的 层(填“上”或“下”)液体,步骤④加入盐酸的作用是 。
(4)步骤④中加入氢氧化钠溶液后发生反应的离子方程式有 。
(5)步骤⑤中,以下洗涤剂中最合适的是 (填字母)。
a.乙醇 b.蒸馏水
c.HCl溶液 d.NaOH溶液
(6)本实验的产率是 %。(计算结果保留一位小数)
答案:(1)球形冷凝管 ad (2)使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺 (3)上 使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐进入水层与有机层分离
(4)H++OH-===H2O、
+OH-+H2O
(5)b (6)57.0
解析:首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对硝基甲苯和适量铁粉加热进行反应,生成对甲基苯胺盐酸盐,调节pH=7~8,沉淀铁离子并使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺,加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯,抽滤、静置、分液,得到有机层,向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐,生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水,静置,分液得到无机层,向无机层加入NaOH溶液,使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺,对甲基苯胺常温下为微溶于水的固体,所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出,抽滤得到固体,洗涤、干燥得到产品。(1)该反应中反应物沸点较低,加热反应过程中会挥发,需要在a处加装球形冷凝管冷凝回流;分液操作需要烧杯、分液漏斗、铁架台,所以选ad;(2)根据题目所给信息可知,pH值升高会使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺,达到分离提纯的目的;(3)根据分析步骤③中液体M为有机层,溶剂为苯,密度比水小,所以在上层;加入盐酸使对甲基苯胺转化为易溶于水的对甲基苯胺盐酸盐,从而实现与有机层的分离;(4)下层液体中有未反应的盐酸和生成的对甲基苯胺盐酸盐都与NaOH发生反应,离子方程式为H++OH-H2O、+OH-+H2O;(5)洗涤是为了洗去可能附着在固体表面的对甲基苯胺盐酸盐、NaCl和NaOH等可溶于水的杂质,为降低对甲基苯胺洗涤过程的溶解损失,最好的洗涤剂应为蒸馏水,所以选b;(6)原料中有13.7 g对硝基甲苯,即=0.1 mol,所以理论上生成的对甲基苯胺应为0.1 mol,实际得到产品6.1 g,所以产率为×100%≈57.0%。
2.(2023·新课标卷)实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下:
相关信息列表如下:
物质
性状
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
安息香
白色固体
133
344
难溶于冷水,溶于热水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮
淡黄色固体
95
347
不溶于水,溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸
无色液体
17
118
与水、乙醇互溶
装置示意图如图所示,实验步骤为
①在圆底烧瓶中加入10 mL冰乙酸、5 mL水及9.0 g FeCl3·6H2O,边搅拌边加热,至固体全部溶解。
②停止加热,待沸腾平息后加入2.0 g安息香,加热回流45~60 min。
③加入50 mL水,煮沸后冷却,有黄色固体析出。
④过滤,并用冷水洗涤固体3次,得到粗品。
⑤粗品用75%的乙醇重结晶,干燥后得淡黄色结晶1.6 g。
回答下列问题:
(1)仪器A中应加入 (填“水”或“油”)作为热传导介质。
(2)仪器B的名称是 ;冷却水应从 (填“a”或“b”)口通入。
(3)实验步骤②中,安息香必须待沸腾平息后方可加入,其主要目的是
。
(4)在本实验中,FeCl3为氧化剂且过量,其还原产物为 ;某同学尝试改进本实验:采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行?简述判断理由: 。
(5)本实验步骤①~③在乙酸体系中进行,乙酸除作溶剂外,另一主要作用是防止 。
(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香,可用少量 (填字母)洗涤的方法除去。若要得到更高纯度的产品,可用重结晶的方法进一步提纯。
a.热水 b.乙酸 c.冷水 d.乙醇
(7)本实验的产率最接近于 (填字母)。
a.85% b.80% c.75% d.70%
答案:(1)油 (2)球形冷凝管 a (3)防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸 (4)FeCl2 可行,空气可以将还原产物FeCl2又氧化为FeCl3,FeCl3可循环参与反应 (5)FeCl3水解 (6)a (7)b
解析:(1)水浴加热的温度范围为0~100 ℃,油浴加热的温度范围为100~260 ℃,水浴加热无法使溶液沸腾,故采用油浴加热。(2)仪器B的名称为球形冷凝管,冷却水应从下口进上口出。(3)在液体沸腾时加入固体会引起暴沸,由安息香熔点可知其室温下为固体,故待沸腾平息后加入安息香,目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。(4)采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮可行,会依次发生反应:安息香+FeCl3二苯乙二酮+FeCl2+HCl,4FeCl2+O2+4HCl4FeCl3+2H2O,FeCl3可以循环利用。(5)FeCl3易水解,乙酸还可以防止Fe3+水解。(6)安息香难溶于冷水,溶于热水、乙醇、乙酸,二苯乙二酮不溶于水,溶于乙醇、乙酸,因此粗品中少量的安息香可用少量热水洗涤的方法除去。(7)该实验的理论产量为2.0 g×≈1.98 g,实际产量是1.6 g,产率=×100%=80.8%,因此本实验的产率最接近于80%。
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解答有机物制备类综合实验题的思维流程
1.(2024·湖南卷)亚铜配合物广泛用作催化剂。实验室制备[Cu(CH3CN)4]ClO4的反应原理如下:Cu(ClO4)2·6H2O+Cu+8CH3CN===2[Cu(CH3CN)4]ClO4+6H2O
实验步骤如下:
分别称取3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O和0.76 g Cu粉置于100 mL乙腈(CH3CN)中反应,回流装置图和蒸馏装置图(加热、夹持等装置略)如下:
已知:①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂;
②相关物质的信息如下:
化合物
[Cu(CH3CN)4]ClO4
Cu(ClO4)2·6H2O
相对分
子质量
327.5
371
在乙腈
中颜色
无色
蓝色
回答下列问题:
(1)下列与实验有关的图标表示排风的是 (填标号);
(2)装置Ⅰ中仪器M的名称为 ;
(3)装置Ⅰ中反应完全的现象是 ;
(4)装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是 ;
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步骤c直接获得,而是先蒸馏至接近饱和,再经步骤d冷却结晶获得。这样处理的目的是 ;
(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶,步骤e中向母液中加入的最佳溶剂是
(填标号);
A.水 B.乙醇 C.乙醚
(7)合并步骤d和e所得的产物,总质量为5.32 g,则总收率为 (用百分数表示,保留一位小数)。
答案:(1)D (2)球形冷凝管 (3)溶液由蓝色变为无色 (4)排出装置内的空气并隔绝空气,防止制备的产品被氧化 (5)防止蒸馏温度过高产物分解 (6)C (7)81.2%
解析:将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中,经水浴加热并回流进行充分反应,反应结束后过滤除去未反应完全的Cu,然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除去乙腈,将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。(1)表示需佩戴护目镜,表示当心火灾,表示注意烫伤,表示排风,表示必须洗手,故答案为D。(2)装置Ⅰ中仪器M的名称为球形冷凝管。(3)Cu(ClO4)2·6H2O在乙腈中为蓝色,[Cu(CH3CN)4]ClO4在乙腈中为无色,因此装置Ⅰ中反应完全的现象是溶液由蓝色变为无色。(4)由于制备的[Cu(CH3CN)4]ClO4中Cu元素为+1价,具有较强的还原性,容易被空气中的氧气氧化,因此装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是排出装置内的空气并隔绝空气,防止制备的产品被氧化,同时也可防止乙腈逸出。(5)若直接蒸馏可能会导致产物分解,因此需先蒸馏至接近饱和,再经步骤d冷却结晶,从而获得晶体。(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶,可向母液中加入极性较小的溶剂,扩大溶剂与[Cu(CH3CN)4]ClO4的极性差,进而使[Cu(CH3CN)4]ClO4析出,因此可选用的溶剂为乙醚,故答案为C。(7)3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O的物质的量为=0.01 mol,理论制得[Cu(CH3CN)4]ClO4的质量为0.01 mol×2×327.5 g·mol-1=6.55 g,总收率为×100%=81.2%。
2.(2024·新课标卷)吡咯类化合物在导电聚合物、化学传感器及药物制剂上有着广泛应用。一种合成1-(4-甲氧基苯基)-2,5-二甲基吡咯(用吡咯X表示)的反应和方法如下:
实验装置如图所示,将100 mmol 2,5-己二酮(熔点:-5.5 ℃,密度:0.737 g·cm-3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点:57 ℃)放入①中,搅拌。
待反应完成后,加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体。加热至65 ℃,至固体溶解,加入脱色剂,回流20 min,趁热过滤。滤液静置至室温,冰水浴冷却,有大量白色固体析出。经过滤、洗涤、干燥得到产品。
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回答下列问题:
(1)量取2,5-己二酮应使用的仪器为 (填名称)。
(2)仪器①用铁夹固定在③上,③的名称是 ;仪器②的名称是 。
(3)“搅拌”的作用是 。
(4)“加热”方式为 。
(5)使用的“脱色剂”是 。
(6)“趁热过滤”的目的是 ;用 洗涤白色固体。
(7)若需进一步提纯产品,可采用的方法是 。
答案:(1)20 mL量筒 (2)铁架台 球形冷凝管 (3)使固液充分接触,加快反应速率 (4)水浴加热
(5)活性炭 (6)防止产品结晶损失,提高产率 50%的乙醇溶液 (7)重结晶
解析:将100 mmol 2,5-己二酮(熔点:-5.5 ℃,密度:0.737 g·cm-3)与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点:57 ℃)放入双颈烧瓶中反应,利用球形冷凝管进行冷凝回流提高原料利用率,通过搅拌来提高反应速率,反应完成后,加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体(即含杂质的产品),加热至65 ℃,至固体溶解,加入脱色剂(脱色剂为不溶于水和乙醇等溶剂的固体,如:活性炭),回流20 min,趁热过滤,使产品尽可能多地进入滤液,滤液静置至室温,冰水浴冷却,有大量白色固体析出,经过滤、洗涤、干燥得到产品。(1)2,5-己二酮的摩尔质量为114 g·mol-1,根据题中所给数据可知,所需2,5-己二酮的体积为≈15.5 cm3=15.5 mL,故应使用20 mL量筒。(2)③为铁架台;仪器②用于冷凝回流,为球形冷凝管。(3)2,5-己二酮的熔点为-5.5 ℃,常温下为液体,4-甲氧基苯胺的熔点为57 ℃,常温下为固体,搅拌可使固液反应物充分接触,加快反应速率。(4)由题给信息“加热至65 ℃”可知,应用水浴加热,这样便于控制温度,且受热更均匀。(5)“脱色剂”的作用是吸附反应过程中产生的有色物质,结合题中信息,加入脱色剂后回流,趁热过滤,保留滤液,即脱色剂为不溶于水和乙醇等溶剂的固体,所以可以选用活性炭作脱色剂。(6)由题给信息可知,产品吡咯X为白色固体,加热至65 ℃可溶解在50%的乙醇溶液中,所以需趁热过滤,使产品尽可能多地进入滤液,防止产品结晶损失,提高产率;由加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体(即含杂质的产品)可知,常温下产品不溶于50%的乙醇溶液,所以为减少溶解损失,洗涤时可用50%的乙醇溶液。(7)由产品的分离提纯过程可知,若需进一步提纯,可采用的方法为重结晶。
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