江蘇省高考化學二輪 專題十九 實驗化學 （選學）最新講義 (2).doc

專題十九 實驗化學 （選學）實驗探究性質探究化學與生活實驗設計物質的檢測檢驗測定實驗化學實驗綠色化實驗安全實驗微型化物質的獲得物質的制備混合物提純【備考策略】作為選考題，為了與結構題處于同一區(qū)分度層次，一般考查以制備物質（2010年對硝基甲苯、2011年草酸、2012年次硫酸氫鈉甲醛）為線索，考查綠色化學思想、實驗化學的特定儀器或裝置（如三頸瓶、抽濾裝置）的原理和作用。若要選考，復習時結合綜合實驗的復習，研讀選修6的特定儀器和特定操作，多多見習相關試題。展望2013年，江蘇考題仍以有機物的制備為線索的實驗考查。類型一、綠色化學實驗的微型化例1據文獻說明：2hno3(濃)+no=3no2+h2o，某同學驗證此反應設計了以下裝置,操作過程是： （1）檢查裝置的氣密性 （2）在甲的燒瓶中加入石灰石，滴加稀硝酸，至達目的。（3）將甲中銅絲伸入過量的稀硝酸中?；卮鹣铝袉栴}：1.（2）的目的是 。2. 如果按文獻進行反應則（3）操作甲、乙的現象分別： 。3. ca(oh)2 naoh混合溶液的作用是： ?！局R介紹】微型化學實驗,就是以盡可能少的化學試劑來獲取所需化學信息的實驗方法與技術?！咀兪接柧?】(2012宿遷中學)已知常溫下氯酸鉀與濃鹽酸反應放出氯氣，現按下圖進行鹵素的性質實驗。玻璃管內裝有分別滴有不同溶液的白色棉球，反應一段時間后，對圖中指定部位顏色描述正確的是 a黃綠色橙色藍色白色b無色橙色紫色白色c黃綠色橙色藍色無色d黃綠色無色紫色白色類型二、物質的分離與提純例2：某化工廠制備氯化銅時，在密閉容器中將濃鹽酸用水蒸氣加熱至80左右，慢慢加入粗制氧化銅粉(含雜質氧化亞鐵)，充分攪拌，使之溶解。 已知： ph9. 6時，fe2+以 fe(oh)2的形式完全沉淀；ph4.4時，cu2+以cu(oh)2的形式開始沉淀；ph6 .4時，cu2+以cu(oh)2的形式完全沉淀；ph在34時，fe3+以 fe(oh)3的形式完全沉淀。請回答下列問題： （1）寫出粗制氧化銅粉與濃鹽酸反應的化學方程式 。 （2）工業(yè)上為除去溶液中的fe2+，常使用naclo，當向溶液中加入naclo時，其反應的離子方程式為 。 （3）若此溶液只含fe3+時，要調整ph在34之間，此時最好向溶液中加入 。 （4）25時，已知溶液中c(cu2)與溶液ph的關系為lgc(cu2)= 8.62ph若溶液中 c(cu2)為1 mol/l則溶液ph為 ，此時溶液中的鐵離子能否沉淀完全 ，cu2是否開始出現沉淀 。 （5）還需什么操作才能得到cucl2溶液 。 【總結提升】常見分離實驗的注意事項方法注意事項紙上層析紙上層析要求流動相溶劑對分離物質應有適當的溶解度；溶解度太太，待分離物質會隨流動相跑到前沿；太小則會留在固定相附近，使分離效果不好。因此要根據待分離物質的性質選擇合適的流動相。通常對于能溶于h2o的待分離物質，以吸附在濾紙上的h2o作為固定相，以與h2o能混合的有機溶劑(如酵類)作流動相。滲析放在流動的水中效果更好蒸餾蒸餾燒瓶要墊石棉網加熱或水浴加熱，不可直接受熱。蒸餾燒瓶里的液體體積不要超過蒸餾燒瓶球部容積的1/2。若蒸餾燒瓶里的物質為純液體時，要向其中加入少量潔凈的碎玻璃片(或瓷片)，防止液體劇烈沸騰。溫度計的最大量程要高于餾分的最高沸點。要使溫度計的水銀球處在蒸餾燒瓶的支管口處。若將餾分在冷凝管里用自來水冷卻，自來水要從冷凝管的低口進、高口出。過濾過濾中要注意兩“低”三“靠”。濾紙比漏斗邊緣低，溶液比濾紙邊緣低；濾紙緊靠漏斗內壁，引流的玻璃棒緊靠濾紙三層處，漏斗下面的導管緊靠燒杯內壁。分液和萃取萃取劑應符合要求萃取后需靜置再分液上層液體分別從分液漏斗上層倒出，下層溶液從分液漏斗下管放出蒸發(fā)和結晶蒸發(fā)過程中用玻璃棒不斷攪動溶液，防止局部溫度過高造成溶液飛濺蒸發(fā)皿出現較多固體時，即停止加熱為了得到較純的晶體，可重新溶解后蒸發(fā)后再結晶即重結晶洗氣“長進短出”洗滌液不能吸收與所保留的氣體且不產生新的氣體【變式訓練2】工業(yè)上制備氯化銅時，是將濃鹽酸用水蒸汽加熱至80左右，慢慢加入粗制氧化銅粉(含雜質氧化亞鐵)，充分攪拌，使之溶解，反應如下： cuo + 2hcl cucl2 + h2o ，feo + 2hcl fecl2 + h2o。 已知：物質開始沉淀時的ph完全沉淀時的phfe(oh)31.93.2fe(oh)27.09.0cu(oh)24.76.7 （1）若提供的藥品有：cl2、濃h2so4、naoh溶液、cuo、cu，試結合題給表格請參照，簡述除去cucl2溶液中fe3+和fe2+的實驗步驟： _。（2）將除去fe2后所得溶液小心加熱濃縮，再冷卻結晶，即可得cucl2xh2o。過濾操作中需要的玻璃儀器有_。經檢測，cucl2xh2o中含水28.6%，則cucl2xh2o中x的值為 。如果要將cucl2xh2o處理為無水氯化銅，如何操作： 類型三、物質的制備分析例3. （2012淮安三模）二茂鐵（結構如圖11）是一個典型的金屬有機化合物，實驗室常用氯化亞鐵和環(huán)戊二烯在堿性條件下反應得到。反應原理為：fecl2+2c5h6+2kohfe(c5h5)2+2kcl+2h2o二茂鐵的熔點為172173，在100開始升華。能溶于乙醚、二甲亞砜等非極性溶劑，不溶于水，對堿和非氧化性酸穩(wěn)定。制備的步驟如下：步驟1在150ml的三頸瓶中加入25g細粉末狀koh和60ml無水乙醚，通入氮氣并攪拌約10分鐘使之盡可能溶解，然后加入5.5 ml環(huán)戊二烯,再攪拌10分鐘。步驟2. 向燒杯中加入25 ml二甲亞砜和6.5g新制的無水氯化亞鐵，微熱至40并攪拌使其溶解，然后加入滴液漏斗中。步驟3. 按圖12所示的裝置裝配好儀器，打開滴液漏斗的活塞，緩慢將氯化亞鐵等加入三頸瓶中，并繼續(xù)攪拌1小時。 步驟4. 反應結束后，將混合物倒入100ml 18%的鹽酸溶液，將燒杯放在冰浴中冷卻，攪拌約10分鐘，使結晶完全。 步驟5. 抽濾，將獲得的產品以冷水洗滌23次，低溫風干得到粗制的二茂鐵。（1）步驟1中通入n2的目的可能是 。（2）步驟2中，滴液漏斗側邊的玻璃導管的作用是 。（3）實驗裝置中，冷凝管通水，水應從 口進（選填a或b）。（4）步驟4將反應后的混合物倒入鹽酸中，發(fā)生主要反應的離子方程式是 。（5）步驟5用冷水洗滌是因為 ，因此可采用 的方法，進一步提純二茂鐵。【考點透視】實驗化學中相關操作的作用（1）通惰性氣體的作用，排空氣、充分混合（起到攪拌作用）。（2）氣體裝置導管連通器的作用，均衡上下壓強便于液體下滴、去除下滴液體的體積精確測氣體體積。（3）產品洗滌，用冷水、熱水、酒精洗滌，原因主要是減少目標物的損失。（4）減壓蒸餾的作用，降低目標物的沸點，防止目標物的分解。（5）封閉蒸餾的作用，防止空氣中的成分與之反應。（6）抽濾的作用，含減壓裝置和布氏漏斗，能加快過濾速率?！咀兪接柧?】（2012揚州三模）廢紫銅制備氯化亞銅的工藝流程如下：（1）為加快反應的速率，可以采取的措施有 、 。（2）有大量cl-存在時，na2so3可將cucl2還原，得到cucl2-，則反應的離子方程式為 。na2so3要緩慢加到溶液中，原因是 。（3）反應后用大量水稀釋，其目的是（用離子方程式表示） 。（4）先酸洗，再醇洗的目的是 。真空干燥的作用是 。 1某化學興趣小組設計了“苯與液溴取代反應”的微型實驗【建構裝置】（1）一回形針拉直插入橡皮塞，用鉗子將下端扭成彎曲、上端扭成小圈；鋁箔包裹約1g鐵粉，用一細銅絲將鋁箔箍于橡皮塞的下沿(不礙橡皮塞塞緊具支試管)(如下圖)。(2)配制1：4溴苯混合液，用滴管取大約1ml注入一具支試管；依次將約3mlccl4、3mlagno3溶液注入另一支普通試管，導氣管伸入下層液體(如下圖)?！静僮鬟^程】(1)檢查氣密性、裝液(2)打開止水夾，回形針下插，捅破鋁箔并旋轉一周，鐵粉落下，反應開始(3)具支試管中反應停止（混和液不沸騰），用止水夾夾緊乳膠管【回答問題】（1）具支試管中的反應方程式是 和 ；（2）怎樣證明苯與液溴發(fā)生取代而不是加成反應： ；（3）普通試管中ccl4的作用分別是 和 ； （4）有同學認為可以將裝置中agno3溶液，改成蒸餾水，然后用 ，也能實現實驗目標。（5）關于本實驗設計，有關敘述正確的是a.反應過程中始終處于封閉狀態(tài)能防污染b. hbr易溶于水，不溶于ccl4能防倒吸c.操作簡單，反應物少，現象明顯。2 （2012南通二模）酸性條件下，錫在水溶液中有sn2+、sn4+兩種主要存在形式。snso4是一種重要的硫酸鹽，廣泛應用于鍍錫工業(yè)，其制備路線如下：酸溶鹽酸反應i碳酸鈉過濾濾液漂洗sncl2硫酸攪拌錫粉反應氣體snso4蒸發(fā)結晶回答下列問題：sncl2用鹽酸而不用水直接溶解的原因是 ，加入sn粉的作用是 。反應i生成的沉淀為sno，寫出該反應的化學方程式： 。檢驗沉淀已經“漂洗”干凈的方法： 。反應硫酸的作用之一是控制溶液的ph，若溶液中c(sn2+)=1.0moll1，則應控制溶液ph 。已知：kspsn(oh)2=1.01026。酸性條件下，snso4還可以用作雙氧水去除劑，試寫出發(fā)生反應的離子方程式： 。3 (2012蘇南四市二模)對硝基甲苯是醫(yī)藥、染料等工業(yè)的一種重要有機中間體，它常以濃硝酸為硝化劑，濃硫酸為催化劑，通過甲苯的硝化反應制備。 一種新的制備對硝基甲苯的實驗方法是：以發(fā)煙硝酸為硝化劑，固體nahso4為催化劑(可循環(huán)使用)，在ccl4溶劑中，加入乙酸酐(有脫水作用)，45反應1 h。反應結束后，過濾，濾液分別用5%nahco3溶液、水洗至中性，再經分離提純得到對硝基甲苯。n甲苯(1) 上述實驗中過濾的目的是_。 (2) 濾液在分液漏斗中洗滌靜置后，有機層處于_層(填“上”或“下”)；放液時，若發(fā)現液體流不下來，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，還有_。n甲苯n催化劑(3) 下表給出了催化劑種類及用量對甲苯硝化反應影響的實驗結果。催化劑.com硝化產物中各種異構體質量分數(%)總產率對硝基甲苯鄰硝基甲苯間硝基甲苯濃h2so41.035.660.24.298.01.236.559.54.099.8nahso40.1544.655.10.398.90.2546.352.80.999.90.3247.951.80.399.90.3699.9 nahso4催化制備對硝基甲苯時，催化劑與甲苯的最佳物質的量之比為 。由甲苯硝化得到的各種產物的含量可知，甲苯硝化反應的特點是 。與濃硫酸催化甲苯硝化相比，nahso4催化甲苯硝化的優(yōu)點有 。專題十九實驗化學(選學)【例1】(1) 石灰石與稀硝酸反應生成的co2氣體排盡系統(tǒng)中空氣(2) 分別出現無色氣體、紅棕色氣體(3) 吸收多余氣體，防止污染環(huán)境解析：本實驗關鍵是防止氧氣進入，以防發(fā)生副反應干擾實現實驗意圖。甲裝置中石灰石與稀硝酸反應生成的co2氣體排盡系統(tǒng)中空氣，然后銅絲伸入過量的稀硝酸中，甲裝置產生無色氣體(no)，乙裝置中出現紅棕色氣體(no2)，多余的酸性氣體被堿吸收(注意：即使是no，也被吸收，方程式是nono22naoh=2nano2h2o?！咀兪接柧?】c解析：kclo3與濃鹽酸生成黃綠色cl2，cl2與nabr生成橙色br2，cl2與ki反應生成i2，i2與淀粉呈藍色，最后cl2被naoh溶液完全吸收。【例2】(1) cuo2hcl=cucl2h2o，feo2hcl=fecl2h2o(2) 2fe2 clo2h=2 fe3 clh2o(3) cuo或cu(oh)2或cu2(oh)2co3(4) 4.3能否(5) 過濾解析：(1) 粗制氧化銅粉中的 cuo和feo都能與濃鹽酸反應成cucl2、fecl2和h2o，據此可寫出對應化學方程式。(2) fecl2具有還原性，naclo在酸性環(huán)境下具有強氧化性，能將fe2氧化為fe3，clo被還原為cl。(3) 水解除雜時，最好加難溶的物質，這樣比較好分離過量的加入物，本題cucl2中除去fecl3，可加入難溶又消耗h的試劑，如cuo或ca(oh)2或cu2(oh)2co3等。(4) 根據lgc(cu2) 8.62ph，c(cu2) 1mol/l，即得4ph4.34. 4，還沒有開始出現cu(oh)2沉淀 , fe3已完全轉化為fe(oh)3沉淀。(5) 控制ph在34之間，fe3完全轉化為沉淀，但cu2還沒有開始出現cu(oh)2沉淀 ，故通過過濾操作除去fe(oh)3沉淀后，即得cucl2溶液?！咀兪接柧?】(1) 通入cl2、加入cuo、過濾(2) 燒杯、玻璃棒、漏斗 3 在hcl氣流中加熱cucl2xh2o解析：(1) 將fe2氧化為fe3，而后加難溶的cuo促進fe3水解，使之生成fe(oh)3沉淀。(2) x(28.6%/18)(71.4%/135)3?！纠?】(1) 排出三頸瓶內的空氣(2) 均衡漏斗內壓強，便于液體放出(3) b(4) h oh=h2o(5) 二茂鐵易于升華加熱升華解析：(1) 二茂鐵中鐵呈2價，通n2除去空氣中的氧氣，防止在反應過程中被氧氣氧化。(2) 滴液漏斗側邊的玻璃導管能維持三頸瓶與滴液漏斗內等壓，使滴液漏斗溶液順利滴下。(3) 冷凝管的冷卻水下口進、上口出。(4) 鹽酸中和過濾koh溶液。(5) 二茂鐵晶體是分子晶體，能升華?！咀兪接柧?】(1) 適當升高溫度、提高空氣流速、加入催化劑、增加鹽酸濃度、將廢紫銅粉碎成銅粉等(2) 2cu24clsoh2o=2cucl2so2h加入過快，部分so與h作用生成so2導致原料損耗(3) cucl2 (aq)cucl(s)cl(aq)。(4) 酸洗既可除去沉淀表面可溶性雜質，又減少cucl溶解并抑制其水解；醇洗利于后續(xù)干燥(減少產品損耗等均正確)加快干燥