上分专题7 制备与探究类实验有机实验题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中化学选择性必修3（苏教版）

上分专题7制备与探究类实验 —有机实验题 题课 命题密钥 制备与探究类有机实验题是高考化学实验与探究模块的压轴热，点之一。其考查形式主 要以拓展情境（绿色合成、药物中间体、香料提取）为素材，要求考生补全实验装置图、评价或 优化步骤（控温方式、加料顺序、干燥剂选择），依据现象或波谱数据推断有机化合物结构，并 设计对照实验探究反应条件对产率或选择性的影响。命题常融入原子经济性、微量化操作、 在线监测等科研新范式，综合检验“原理一操作一证据一结论”四维探究能力。 考点觉醒 ●制备与探究类实验的基本流程 原料和 确定制设计反选择合理的 分离一产率 目标产品 备原理 应途径 仪器和装置 提纯计算 原子利用 操作 方便控制依据产品和杂 率高、环 简单 反应条件质的性质差异 境污染小 选择合适的分 离提纯方法 ●实验仪器 1.发生装置：需要根据反应条件、反应原料和反应产物的性质等选择合适的发生装置。如根 据反应产物与反应原料的沸点差异，制备装置可以分为两类： (1)蒸馏装置：一般产物的沸点明显低于反应原料的沸点，可选择蒸馏装置。如乙酸乙酯的 制备，及时地将产物蒸出有利于化学平衡正向移动从而提高产率。 (2)回流装置：如果产物的沸点高于反应原料的沸点，则多采用回流装置。如硝基苯的制备， 因为有机制备实验往往反应时间长，反应原料易挥发，采用回流装置能减少原料的损失。装置主 要由反应容器和冷凝（管）装置组成。反应容器：圆底烧瓶、双颈烧瓶或三颈烧瓶等。 2.不同冷凝管在实验装置中的用途： (1)蒸馏：多用直形冷凝管（斜着用），但当被加热的液体沸点高于140℃时，可选用空气冷凝 管，以免冷凝管通水冷却时导致玻璃温差大而炸裂。 (2)回流：多选用球形冷凝管（竖着用），其受热面积大，冷凝效果好。若被加热的液体沸点 很低或其中有毒性较大的物质时，则可选用蛇形冷凝管，以提高冷却效率。 ●产物分析与产率计算 1.杂质来源：一是未反应完全的原料，包括催化剂；二是生成物中除产物外的其他物质；三是 副反应产物（副反应类型有：不同位置取代的产物，分子内脱水与分子间脱水产物）。 2.产率计算：在计算时，要判断过量与不足，应用不足量的反应物的量代入化学方程式，计算 出产物的理论产量：产率= 实际产量 ×100%。 理论产量 黑白题·上分秘籍21 实战演练 70-80 1.**已知反应：C2H,OH+NaBr+H,S04(浓) →NaHS04+C2HBr+H,0,实验室用如图所 示装置制备溴乙烷（沸点为38.4℃，密度为1.43g·mL1)。 →排出室外 40℃热水 冷水NaOH溶液 实验前先向仪器a中加入5g乙醇和足量浓硫酸，然后加入10.3g研细的溴化钠和几粒碎瓷 片，向试管d中加入少量蒸馏水。 (1)仪器a的名称为 (2)为了更好地控制反应温度，除用图示的加热方法外，更好的加热方法是 (3)试管d中出现的实验现象是 (4)反应结束后，试管d中含少量杂质Br2,为了除去粗产品中的杂质Br2,可选用的试剂是 (填字母)。 A.苯 B.水 C.CCI D.亚硫酸溶液 (5)经过分离、提纯、干燥后，该实验最终得到4.35g溴乙烷，则本实验溴乙烷的产率为 (结果保留一位小数)。 (6)检验溴乙烷中的溴元素的操作步骤为①取样，②加入Na0H溶液，加热，③冷却后加稀硝 酸酸化，④加入AgNO,溶液。上述步骤②中发生反应的化学方程式为 2.*(2025·广东茂名高二期中)常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种，均可用 于合成各种染料。某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯。 ,混酸 CH 温度计 水浴 甲苯 对硝基甲苯 邻硝基甲苯 实验中可能用到的数据： 物质 密度/(g·cm3) 沸点/℃ 溶解性 甲苯 0.866 110.6 不溶于水，易溶于硝基甲苯 对硝基甲苯 1.286 237.7 不溶于水，易溶于液态烃 邻硝基甲苯 1.162 222 不溶于水，易溶于液态烃 22化学1选择性必修3·SJ 实验步骤：①按体积比1：3配制浓硫酸与浓硝酸混合物50L;②在三颈烧瓶中加入23mL (18g)甲苯，按图所示装好药品和其他仪器；③向三颈烧瓶中加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌 器已略去)：④控制温度约为55℃，反应大约15min,三颈烧瓶底有大量淡黄色油状液体出现； ⑤分离出一硝基甲苯的总质量为14.49g。 请回答下列问题： (1)甲苯与浓硫酸与浓硝酸的混合物在加热条件下还可生成梯恩梯(TT),写出该反应的化 学方程式： (2)反应中需不断搅拌，目的是 (3)仪器A的名称是 使用该仪器前必须进行的操作是 (4)若实验后在三颈烧瓶中收集到的产物较少，可能的原因是 (5)分离反应后产物的方案如下： 对硝基甲苯 操作1 一有机混合物操作2 混合液 。邻硝基甲苯 无机混合物 ①操作1的名称为 ②操作2的名称为 操作时需要使用下列仪器中的 (填字母)。 a.冷凝管 b.酒精灯 c.温度计 d.分液漏斗 e.蒸发皿 (6)该实验中一硝基甲苯的产率为 (保留4位有效数字)。 3.**(2024·江苏南通高二期中)环己醇( 0H)和环己酮( =0)的相关性质如 下表所示。 物质 密度/(g·mL1) 沸点/℃ 与水形成共沸物的沸点/℃ 部分性质 环己醇 0.90 161.1 97.8 能溶于水，具有还原性，易被氧化 环己酮 0.88 155.6 95 微溶于水，遇氧化剂易发生开环反应 一种由CuCL,作催化剂H,O,氧化环己醇制备环己酮的实验方法如下： (1)制备。将一定量CuCl,粉末与环己醇配成悬浊液，加到三颈烧瓶中（装置见下图），60℃下 通过滴液漏斗缓慢滴加30%的H20,溶液，充分反应，过滤。 ①环己醇转化为环己酮的化学方程式为 ②该步骤中未采用向CuCl,与H,02溶液配成的悬浊液中滴加环己醇，原因是 黑白题·上分秘籍23 (2)分离。向滤液中加入适量水，蒸馏，收集95~100℃的馏分，得到主要含环己酮和水的混合 物。蒸馏不能分离环己酮和水的可能原因是 (3)精制。环己酮的提纯需先经过以下一系列的操作，然后减压蒸馏得到产品。 a.水层用15mL无水乙醚萃取两次，合并有机层与萃取液。 b.分液。 c.向馏出液中加NaCl固体至饱和，静置。 d.加人无水MgS0,固体，除去有机化合物中少量水，过滤。 ①上述操作的正确顺序是 (填序号)。 ②向馏出液中加NaCl固体的目的是 4.*★(2024·江西抚州高二期末)芳基亚胺酯是重要的有机反应中间体，受热易分解，可由腈 在酸催化下与醇发生皮纳反应制得，原理如下图所示。 HCI气体 →R=NHCR'-OH NH,CI NaCO NH R-CN R OR R OR 某实验小组以苯甲晴( CN,M.=103)和三氟乙醇(CF3CH,0H,M.=100)为原料合成 苯甲亚胺三氟乙酯(M,=203)。步骤如下： I.将20.6g苯甲腈与21.6g三氟乙醇置于容器中，冰浴降温至0℃。 Ⅱ.向容器中持续通入HC1气体4小时，密封容器。 Ⅲ.室温下在HC1氛围中继续搅拌反应液24小时，冷却至0℃，抽滤得白色固体，用乙腈 洗涤。 V.将洗涤后的固体加入饱和Na,C0,溶液中，低温下反应，有机溶剂萃取3次，合并有机相。 V.向有机相中加入无水MgS04,过滤，蒸去溶剂得产品20.4g。 回答下列问题： (1)实验室中可用浓盐酸和无水CaCL2制备干燥HCl气体，在此制备过程中，下列仪器中一定 不需要的为 (填仪器名称)。 (2)第Ⅱ步检验容器密封，可用玻璃棒蘸取 (试剂名称)靠近瓶口，观察是否有白 烟生成。 (3)第Ⅲ步中得到的白色固体，用乙腈洗去部分有机化合物杂质，杂质主要成分为 (填字母)。 24 化学|选择性必修3·SJ "N CF CF OH (4)第V步中选择低温的目的是 (5)第V步萃取时可选用的有机溶剂为 (填字母)。 A.乙醇 B.乙酸乙酯 C.甲苯 D.丙酮 (6)第V步中无水MgS04的作用为 ,本实验的产率为 %(保留一 位小数)。 5.*I.有机化合物样品在如图电炉中充分燃烧，通过测定生成C02和H,0的质量，来确定有 机化合物的分子式。 电炉 样品CuO 浓硫酸 无水CaCl,碱石灰 A B C D E (1)A装置分液漏斗中的液体为双氧水，锥形瓶内的固体为MO2,锥形瓶内发生反应的化学方 程式为 (2)C装置中Cu0的作用是 (3)准确称取5.8g样品，充分反应后，D装置质量增加5.4g,E装置和F装置质量共增加 13.2g,该样品的核磁共振氢谱如图所示，若该有机化合物的密度是相同条件下H2的29倍，则 其结构简式为 109876543210 ò/ppm O-CCH3 H,C Ⅱ.苯乙酮( )广泛用于皂用香精中，可由苯和乙酸酐( 0)在氯化铝的 H.C- 催化作用下制备，装置如图1。 黑白题·上分秘籍25 无水CaCl 毛细管 温度计 水环式 NaOH溶液 图1 图2 已知： 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·mL1) 溶解性 苯 5.5 80.1 0.88 不溶于水，易溶于有机溶剂 苯乙酮 19.6 203 1.03 微溶于水，易溶于有机溶剂 乙酸酐 -73 139 1.08 遇水反应，易溶于有机溶剂 乙酸 16.6 118 1.05 易溶于水，易溶于有机溶剂 步骤I:向三颈烧瓶中加入39g苯和44.5g无水氯化铝，在搅拌下滴加25.5g乙酸酐，在70 80℃下反应约60min。 步骤Ⅱ：冷却后将反应物倒入100g冰水中，有白色胶状沉淀A1(OH)3生成，采用合适的方法 处理，水层用苯萃取，合并苯层溶液，再依次用30mL5%Na0H溶液和30mL水洗涤，分离出 苯层。 步骤Ⅲ：苯层用无水硫酸镁干燥，蒸馏回收苯，再收集产品苯乙酮。 (4)仪器M的名称为 :步骤I中的加热方式为 (5)步骤I三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为 (6)根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为 (填字母)。 A.100 mL B.250 mL C.500 mL D.1000mL (7)步骤Ⅱ中用NaOH溶液洗涤的目的是 0 (8)本实验为收集产品用了减压蒸馏装置，如图2所示，其中毛细管的作用是 :蒸馏中需要控制一定温度，可能是 (填字母)。 A.202℃ B.220℃ C.175℃ (9)实验中收集到24.0mL苯乙酮，则苯乙酮的产率为 (保留三位有效数字)。 0 (10)已知：RCH0+CH, C—R' NaOH R一HC=CHC一R'。苯乙酮 O=C—CH, CHO )和苯甲醛( )在NaOH催化下可以合成查尔酮，查尔酮的结构简式为 26化学1选择性必修3·SJ应，Y→Z又生成羧基、1个酚羟基，目的是保护羧基和另外一个酚羟 基，D正确。 7.(1)碳氯键乙苯Na0H的水溶液、加热①②⑥ COOH (2)C b (3)CHCH,+NaOH乙壁 △ 一CH=CH2+NaCl+H20 HC-CH, n《CH-CH 一定条件下 (4)CHCHCH,HCCH2CI (5)分别取少量溶液于试管中，向两支试管中分别滴入溴水，如果溶 液分层且橙色在下层，则待测液为乙苯，混合溶液无色的为苯乙烯 CH3 Br2 H2 (6)i.FeBr3 一CH, 一定条件 ⅱ.不正确； Br CH3 CH3 甲苯和氢气发生加成反应生成〔○ 】和溴发生取代反应 时副产物比较多，溴代烃水解生成的醇种类比较多 解析：乙烯和HCl发生加成反应生成的B为CH3CH2Cl,B和苯发生 CHCH 信息中的反应生成的C为 ,C被酸性高锰酸钾溶液氧化 COOH 生成的G为〔 ,C在光照条件下与Cl2发生取代反应生成D, D水解生成 CHCH,,则D为CHCH,F为高分子化 OH Cl 合物，则D发生消去反应生成的E为 CH-CH,F为 COOH HC-CH2 。(2)c的结构简式是 :该反应能发生是因 为侧链受苯环影响易被氧化。(4)D为CHCH,D的同分异 CI 构体同时满足下列要求：①属于芳香族化合物：②核磁共振氢谱有4 组峰，符合条件的结构简式有 CH,cH、 H,c《CH,C。(5)C为《CH,CH,E为 《CH一CH,C能萃取溴水中的溴且溶液分层，E能和溴水发 生加成反应而使溴水褪色，所以鉴别C和E的方法是分别取少量溶 液于试管中，向两支试管中分别滴入溴水，如果溶液分层且橙色在 下层，则待测液为乙苯，混合溶液无色的为苯乙烯。(6).甲苯和 溴发生取代反应，然后和氢气发生加成反应，最后发生水解反应得 H2 到且标产物，补充的合成路线为Br一CH,一是件 CH3 B CH,;iⅱ.甲苯和氢气发生加成反应生成〔 CH3 〔和溴发生取代反应时副产物比较多，溴代烃水解生成的醇种 类比较多，所以不能互换。 8.(1)硝基还原反应(2)○s0C,(3)75% 上分秘籍参考答案 N02 (4) AB 解析：由A经反应1发生取代反应生成B,B经反应2发生还原反应 生成C,C和D经反应3生成E,由E和C的结构，又知反应3的产 物之一为NaC,推知D为《)S0,C1,E经反应4生成F,引入硝 基，F再经过反应5生成G。 上分专题7 制备与探究类实验—有机实验题 1.(1)蒸馏烧瓶(2)水浴加热(3)液体分层，下层为油状液体 (4)D (5)39.9%(6)CH,CH,Br+NaOH-CHCH2OH+NaBr CH3 CH3 2.(1) +3H0-N02 浓硫酸，02N △ -N02+3H,0(写成3 N02 HNO3亦可)(2)使反应充分进行，并防止温度过高有其他副产物 生成(3)分液漏斗检查是否漏液(4)温度过高，导致HNO3大 量挥发(5)①分液②蒸馏abc(6)54.07% 解析：(2)反应中需不断搅拌，搅拌的目的是使反应充分进行，并防 止温度过高有其他副产物生成。(4)若实验后在三颈烧瓶中收集到 的产物较少，可能的原因是温度过高，导致HNO3大量挥发。 (5)①因为分离得到的是无机混合物和有机混合物两种液体，而有 机物和无机物是不相溶的，因此方法是分液：②分离两种一硝基化 合物只能利用它们沸点的不同，因此采用蒸馏的方法，使用所提供 仪器中的酒精灯、温度计、冷凝管。(6)18g甲苯能得到一硝基苯的 质量为8Bx15726,80B,所以-硝基苯的产率为288010%。 92 54.07%。 OH 0 CuCl2 3.(1)①〔 +H202水浴加热 1+2H20②作氧化剂的H202 会被CCl2催化分解，同时避免环己酮被氧化，降低环己酮产率 (2)环己酮与水形成具有固定组成的恒沸物一起蒸出 (3)①cbad②增加水层的密度，降低环己酮的溶解度，有利于分层 OH 解析：(1)①环已醇转化为环已酮的化学方程式为 +H202 0 CuCl2 水浴加热 +2H20;②CuCl2可以作为双氧水分解的催化剂，若 将二者提前混合，则导致双氧水分解，降低催化效果：同时，产品环 己酮容易被氧化，发生开环反应，导致环己酮产率降低。(2)由于环 己酮和水形成具有固定组成的恒沸物，环己酮和水会一起蒸出，导 致蒸馏不能分离环己酮和水。(3)①在提纯的操作步骤中，馏出液 中加人食盐以减小环己酮在水中的溶解度，便于液体分离静置，分 液，接下来水层用乙醚进行萃取，萃取液并入有机层，最后向有机层 中加入无水MgsS04,除去有机化合物中少量的水；②在提纯的操作 步骤中，馏出液中加入食盐以减小环己酮在水中的溶解度，便于液 体分离。 4.(1)球形冷凝管(2)浓氨水(3)AB(4)防止芳基亚胺酯受热 分解，提高产率(5)BC(6)干燥有机相（或除去有机相中的水） 50.2 解析：(1)用浓盐酸和无水CaCl2制备干燥HCl气体，需要用到恒压 滴液漏斗、圆底烧瓶、集气瓶，不需要球形冷凝管。(2)氨气与HC 反应生成白色的氯化铵，第Ⅱ步检验容器密封，可用玻璃棒蘸取浓 氨水靠近瓶口，观察是否有白烟生成。(3)结合反应原理以及各物 质所带的官能团，杂质主要成分为Q)CN、,0H。(4)芳 基亚胺酯受热易分解，选择低温的原因是防止芳基亚胺酯受热分 解，提高产率。(5)苯甲亚胺三氟乙酯属于酯类，在乙酸乙酯、甲苯 黑白题61 中的溶解度较大，而乙醇和丙酮能溶于水，不能用来萃取，第V步萃 取时可选用的有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯。(6)第V步中无水 MgS04的作用为干燥有机相（或除去有机相中的水）；实验中20.6g 苯甲腈的物质的量为 03g·nF=0.2m0l,21.6g三氟乙醇的物质 20.6g 的量为21.6g 的1o0g,mF=0.216m0l,由流程图可知，理论上可以制备 0.2mol苯甲亚胺三氟乙酯，本实验的产率 20.4g 0.2molx203g·mol7× 100%≈50.2%。 Mn0 5.I.(1)2H202 =2H20+02↑（2)使有机化合物充分被氧化 0 生成C02和H20(3)H,C一C一CH3 Ⅱ.(4)恒压滴液漏斗 (或恒压分液漏斗)水浴加热 0 0=C-CH H3C-C (5) ◇+ 0 70-80℃ +CH COOH HC-C (6)B(7)除去产品中的乙酸(8)平衡气压，防止暴沸C H (9)82.4%(10) H 0 解析：(6)步骤I向三颈烧瓶中加人39g苯（体积大约为44.3mL) 和44.5g无水氯化铝，在搅拌下滴加25.5g乙酸酐（体积大约为 23.6mL),苯和乙酸酐的体积约为67.9mL,还有无水氯化铝固体， 烧瓶中装入药品体积应该小于容器容积的三分之二，因此根据上述 实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为250mL。(7)苯层中含 有乙酸，因此步骤Ⅱ中用NaOH溶液洗涤的目的是除去产品中的乙 酸。(8)本实验为收集产品用了减压蒸馏装置，如题图2所示，其中 毛细管的作用是平衡气压，防止暴沸；苯乙酮的沸点是203℃，由于 该装置是减压蒸馏，因此蒸馏中需要控制温度小于203℃，则可能 是175℃；故答案为C。(9)步骤I向三颈烧瓶中加入39g苯（物质 的量为0.5mol)、25.5g乙酸酐（物质的量为0.25mol),根据方程式分析， 两者按物质的量之比为1：1的比例反应，因此苯过量，理论上得到苯乙 酮的物质的量为0.25mol,质量为0.25mol×120g·mol1=30g,实验 中收集到24.0mL苯乙酮，则苯乙酮的产率为 24.0mL×1.03g·mL 30g -×100%=82.4%。(10)据题中信息，苯乙酮 0=C—CH2 CHO )和苯甲醛（〔 )在NaOH催化下可以合成查 尔酮，则苯甲醛断裂碳氧双键，苯乙酮断裂甲基上的两个碳氢键，从 H 而形成碳碳双键得到查尔酮，其结构简式为 C=C 上分专题8有机合成路线推断一有机合成题 1.(1)羟基加成反应(2)溴水、溴的四氯化碳溶液褪色(3)120 (4)H0 ）-CH-CH,0H+3CH,C00H浓宽酸3H,0+ △ OH H:CCOO- -CH-CH2OOCCH3 (5)AB (6)4 OOCCH 选择性必修3·SJ 2.(1)2-甲基丙烯羟基、羧基(2)Br2(I)(或液谗)、FeBr3(或Fe) (3)酯化反应（或取代反应）(4)+CH,C氯化铝 Br ○CH,+HC(5)12 HO 解析：由I的结构简式可逆推出D为(CH)3 CMgBr,H为 CHO ;由D的结构简式，可逆推出A为(CH3)3COH或 Br (CH3)2CHCH20H,B为CH2=C(CH3)2,C为(CH3)3CBr;由H的 结树简式，可确定E为◇，F为○H,c为C义 由1的结构简式可确定J为 OH COOH 3.(1)CHs 取代反应(2)苯乙酸酮羰基、（酚）羟基 (3) (4) HO OH Br CH,CH-CH,一定条件 +HBr (5)HC00-Q-CH,(或Q-C00cH,或 解析：化合物A的分子式是C,Hg,其与C12在光照条件下发生反应 CI 生成 ,则A是甲苯，结构简式是 与NaCN发生取代反应，然后酸化可得C: COOH ,C与Y在一定条件下反应生成D,则Y是 ,反应类型是取代反应；以N为催化剂，D与M反应 HO OH 生成E和另外一种有机化合物X,根据原子守恒可知X的结构简式 为CH3CH2OH,E与2-溴丙烷发生取代反应生成化合物F和HBr。 (5)C有多种同分异构体，同时符合下列条件：a.含苯环的单环化合 物，说明分子中含有一个苯环；b.能发生水解反应，说明分子中含有 一C00一结构；c.核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为3：2：2：1， 说明物质分子中含有四种H原子，它们的个数比是3：2：2：1，则 符合要求的同分异构体的结构简式是HC00〈C)CH,、 ○)c00cH,、○00cCH,。(6)◇与C,在光照 条件下发生取代反应生成的r为C。,C。与 NCN,H/H,0作用反应生成的N为C COOH 黑白题62