2024年高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí)講義：第66講　以物質(zhì)制備為主的綜合實(shí)驗(yàn)

第66講以物質(zhì)制備為主的綜合實(shí)驗(yàn)

［復(fù)習(xí)目標(biāo)］1.掌握物質(zhì)制備型實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的原則。2.掌握解答物質(zhì)制備型實(shí)驗(yàn)綜合題的思

維模型。

類型一無機(jī)物的制備

■歸納整合

1.常見的氣體發(fā)生裝置

辨認(rèn)下列常見的氣體發(fā)生裝置，完成下列問題:

(1)①用氯化鍍與消石灰制取氨氣，化學(xué)方程式為，

選用裝置：(填字母，下同)。

②用濃氨水與堿石灰制取氨氣，選用裝置:。

(2)①用碳酸鈉與稀硫酸制取二氧化碳，選用裝置：o

②用石灰石與稀鹽酸制取二氧化碳，選用裝置：。

(3)①用濃鹽酸與二氧化鐳制取氯氣,化學(xué)方程式為，

選用裝置：o

②用漂白粉與濃鹽酸制取少量氯氣，化學(xué)方程式為,

選用裝置：。

(4)銅與濃硝酸反應(yīng)制取二氧化氮，選用裝置：。

(5)實(shí)驗(yàn)室制取乙烯的裝置，可以通過選用上面哪個(gè)裝置進(jìn)行改進(jìn)？若橡皮塞最多只允許打兩

個(gè)孔,應(yīng)如何改進(jìn)所選實(shí)驗(yàn)裝置:______________________________________________________

(6)上述B裝置還能制取的氣體有：____________________________________________________

2.氣體的凈化

(1)設(shè)計(jì)原則：根據(jù)主要?dú)怏w及雜質(zhì)氣體的性質(zhì)差異來選擇除雜試劑及除雜裝置。

(2)吸收劑的選擇

吸收劑的選擇應(yīng)根據(jù)被提純氣體的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)來確定，一般情況如下:

①易溶于水的氣體雜質(zhì)可用水吸收；

②酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；

③堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收：

④水為雜質(zhì)時(shí)，可用干燥劑吸收；

⑤能與雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成沉淀(或可溶物)的物質(zhì)也可作為吸收劑。

3.尾氣處理裝置的選擇

abcde

a裝置用于吸收或溶解反應(yīng)速率不是很快的氣體，如用NaOH溶液吸收CL、CCh等。

b裝置用于收集少量氣體。

c、d裝置用于吸收極易溶且溶解很快的氣體，如HC1、HBr、NH3等，其中d裝置吸收量較

少。

e裝置于處理難以吸收的可燃性氣體，如H?、CO等。

4.實(shí)驗(yàn)條件的控制

(1)排氣方法

為了防止空氣中的。2、CO?、水蒸氣等干擾實(shí)驗(yàn)，常用其他穩(wěn)定的氣體(如氮?dú)?排盡裝置中

的空氣；有時(shí)也可充分利用反應(yīng)產(chǎn)物氣體(如氨氣、氯氣、二氧化硫等)排盡裝置中的空氣。

(2)控制氣體的流速及用量

①用分液漏斗控制液體滴加的速度和用量。

②觀察氣泡，控制氣流速度，如圖甲，可通過觀察氣泡得到N2、比的體積比約為1：3的混

合氣體。

③平衡氣壓，如圖乙，用長玻璃管平衡氣壓，防堵塞。

(3)壓送液體

根據(jù)裝置的密封性，讓反應(yīng)生成氣體或消耗氣體，產(chǎn)生壓強(qiáng)差，將液體壓入或倒流入另一反

應(yīng)容器。

(4)溫度控制

①控制低溫的目的：減少某些反應(yīng)物或產(chǎn)物分解，如H2O2、NH4HCO3等；減少某些反應(yīng)物

或產(chǎn)物揮發(fā)，如鹽酸、氨水等；防止某些物質(zhì)水解，避免副反應(yīng)發(fā)生等。

②采取加熱的目的：加快反應(yīng)速率或使平衡移動(dòng)，加速溶解等。

③?？嫉臏囟瓤刂品绞?/p>

a.水浴加熱：均勻加熱，反應(yīng)溫度在100°C以下。

b.油浴加熱：均勻加熱，反應(yīng)溫度在100?2600c之間。

c.冰水冷卻：使某物質(zhì)液化、降低產(chǎn)物的溶解度；減少其他副反應(yīng)，提高產(chǎn)品純度等。

d.保溫：如真空雙層玻璃容器等。

5.解答物質(zhì)制備綜合實(shí)驗(yàn)題的一般程序

（1）認(rèn)真閱讀題干，提取有用信息，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、反?yīng)條件、陌生物質(zhì)的性質(zhì)、陌生反應(yīng)原

理等。

（2）仔細(xì)觀察裝置圖（或框圖），聯(lián)想熟悉的實(shí)驗(yàn)，找出每件儀器（或步驟）與熟悉的某一實(shí)驗(yàn)相似

的地方，分析每件儀器中所裝藥品的作用。

（3）通讀問題，整合信息，把所有的問題進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用題給信息和化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)做出正

確解答。

■專項(xiàng)突破關(guān)鍵能力

1.（2022.齊齊哈爾市高三模擬）濱化亞鐵（FeBq,易潮解、800℃升華）是一種無機(jī)化工產(chǎn)品，

常用作聚合反應(yīng)催化劑，也用于制藥工業(yè)。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室制備FeBn（Fe與HBr反應(yīng)），裝

置（部分夾持儀器已省略）如圖所示：

已知：2FeBr3=:空\2FeBrz+Br2t。

回答下列問題：

（1）盛放濃磷酸的儀器名稱為

（2）寫出燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________

（磷酸過量），該反應(yīng)中體現(xiàn)的制酸原理是_______________________________________________

（3）上述裝置中，X、Y分別盛裝的試劑依次是（填字母）。

A.氯化鈣、堿石灰B.堿石灰、氯化鈣

C.氯化鈣、硫酸銅D.氫氧化鈉、硫酸銅

⑷實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉熱源,仍需要通入一段時(shí)間N2,其目的是

⑸若用濃硫酸（生成S02和Bn）代替濃磷酸，同樣可以制備FeBr2,請(qǐng)簡述原因：

2.（2022?江西新余市高三模擬）硫氧化鉀（KSCN）俗稱玫瑰紅酸鉀，是一種用途廣泛的化學(xué)藥

品。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制備硫氟化鉀的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：

NH4C1與

消石灰的

混合物（

閥？泡

已知：①CS2不溶于水，密度比水的大；②NH3不溶于CS2；③三頸燒瓶內(nèi)盛有CS2、水和催

化劑。

回答下列問題：

⑴制備NH4SCN溶液：

①實(shí)驗(yàn)前，經(jīng)檢查裝置的氣密性良好。其中裝置B中的試劑是。三頸燒瓶的下層

CS2液體必須浸沒導(dǎo)氣管口，目的是___________________________________________________

__________________________________________________________________________________O

②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，打開Ki，加熱裝置A、D,使A中產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ隓中，發(fā)生反應(yīng)CS?

+3NH3==NH4SCN+NH4Hs（該反應(yīng)比較緩慢）至CS2消失。

⑵制備KSCN溶液：

①熄滅裝置A處的酒精燈，關(guān)閉Ki和七，移開水浴，將裝置D繼續(xù)加熱至105℃,當(dāng)NH4HS

完全分解后（NH4Hs=H2st+NH3t），打開K2,繼續(xù)保持液溫105℃,緩緩滴入適量的KOH

溶液，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________

__________________________________________________________________________________O

②使用KOH溶液會(huì)使產(chǎn)品KSCN固體中混有較多的K2S,工業(yè)上用相同濃度的K2cCh溶液

替換KOH溶液，除了原料成本因素外,優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________

__________________________________________________________________________________O

③裝置E的作用是___________________________________________________________________

O

（3）制備KSCN晶體：先濾去三頸燒瓶中的固體催化劑，再減壓、、、過濾、

洗滌、干燥，得到硫氟化鉀晶體。

類型二有機(jī)物的制備

■歸納整合

1.有機(jī)物制備的注意要點(diǎn)

(1)熟知常用儀器及用途

A

三頸燒瓶恒壓滴液漏斗梨形分液漏斗

球形分液漏斗直形冷凝管球形冷凝管

(2)依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)特點(diǎn)選擇加熱或冷卻方式

①加熱：酒精燈的火焰溫度一般在400?500乙酸乙酯的制取、石油的蒸饋等實(shí)驗(yàn)選用酒

精燈加熱，若溫度要求更高，可選用酒精噴燈或電爐加熱。除上述加熱方式外還可以根據(jù)加

熱的溫度要求選擇水浴、油浴、沙浴加熱。

②冷凝回流

有機(jī)物易揮發(fā)，因此在反應(yīng)中通常要采用冷凝回流裝置，以減少有機(jī)物的揮發(fā)，提高原料的

利用率和產(chǎn)物的產(chǎn)率。如圖1、圖3中的冷凝管，圖2中的長玻璃管B的作用都是冷凝回流。

圖3澳苯制取

③防暴沸：加沸石(或碎瓷片)，防止溶液暴沸；若開始忘加沸石(或碎瓷片)，需冷卻后補(bǔ)加。

2.常見有機(jī)物分離提純的方法

(1)分液：用于分離兩種互不相溶(密度也不同)的液體。

(2)蒸儲(chǔ)：用于分離沸點(diǎn)不同的互溶液體。分儲(chǔ)的原理與此相同。

(3)洗氣：用于除去氣體混合物中的雜質(zhì)，如乙烷中的乙烯可通過濱水洗氣除去。

(4)萃取分液：如分離溟水中的溟和水，可用四氯化碳或苯進(jìn)行萃取，然后分液。

3.有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)題的答題思路

有機(jī)物制備一般會(huì)給出相應(yīng)的信息，通常會(huì)以表格的形式給出，表格中的

根據(jù)題給信息，數(shù)據(jù)主要是有機(jī)化合物的密度、沸點(diǎn)和在水中的溶解性，在分析這些數(shù)據(jù)

初步判定物質(zhì)時(shí)要多進(jìn)行橫向和縱向地比較，密度主要是與水比較，沸點(diǎn)主要是表中各

性質(zhì)物質(zhì)的比較，溶解性主要是判斷溶還是不溶。主要根據(jù)這些數(shù)據(jù)選擇分離、

提純的方法

注意儀器名稱

所給的裝置圖中有一些不常見的儀器，要明確這些儀器的作用

和作用

大多數(shù)有機(jī)反應(yīng)副反應(yīng)較多，且為可逆反應(yīng)，因此設(shè)計(jì)有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)方

案時(shí)，要注意控制反應(yīng)條件，盡可能選擇步驟少、副產(chǎn)物少的反應(yīng)；由于

關(guān)注有機(jī)反應(yīng)

副產(chǎn)物多，所以需要進(jìn)行除雜、凈化。另外，若為兩種有機(jī)物參加的可逆

條件

反應(yīng)，應(yīng)考慮多加一些價(jià)廉的有機(jī)物，以提高另一種有機(jī)物的轉(zhuǎn)化率和生

成物的產(chǎn)率

■專項(xiàng)突破唄曩嬲■口

1.(2022?常州模擬)乙醇酸鈉(HOCH2coONa)又稱羥基乙酸鈉，它是一種有機(jī)原料，其相對(duì)

分子質(zhì)量為98。羥基乙酸鈉易溶于熱水，微溶于冷水，不溶于醇、酸等有機(jī)溶劑。實(shí)驗(yàn)室擬

用氯乙酸(C1CH2coOH)和NaOH溶液制備少量羥基乙酸鈉，此反應(yīng)為劇烈的放熱反應(yīng)。具體

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：向如圖所示裝置的三頸燒瓶中，加入132.3g氯乙酸、50mL水，攪拌。逐步加入

40%NaOH溶液，在95℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)過程控制pH約為9至10之間。

氫氧化鈉

—B

/—溫度計(jì)

磁轉(zhuǎn)子

步驟2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量熱水，操作1,濾液冷卻至15℃,過濾得粗產(chǎn)品。

步驟3：粗產(chǎn)品溶解于適量熱水中，加活性炭脫色，操作2,分離掉活性炭。

步驟4：將去除活性炭后的溶液加入適量乙醇中，操作3,過濾，干燥，得到羥基乙酸鈉。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)步驟］中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________________________

(2)如圖所示的裝置中儀器B為球形冷凝管，下列說法不正確的是(填字母)。

A.球形冷凝管與直形冷凝管相比，冷卻面積更大，效果更好

B.球形冷凝管既可以作傾斜式蒸儲(chǔ)裝置，也可用于垂直回流裝置

C.在使用冷凝管進(jìn)行蒸儲(chǔ)操作時(shí)，一般蒸儲(chǔ)物的沸點(diǎn)越高，蒸氣越不易冷凝

(3)步驟2中,三頸燒瓶中如果忘加磁轉(zhuǎn)子該如何操作:。

(4)上述步驟中，操作1、2、3的名稱分別是(填字母)。

A.過濾，過濾，冷卻結(jié)晶

B.趁熱過濾，過濾，蒸發(fā)結(jié)晶

C.趁熱過濾，趁熱過濾，冷卻結(jié)晶

(5)步驟4中，得到純凈羥基乙酸鈉1.1mol,則實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率為%(結(jié)果保留1位小數(shù))。

2.席夫堿在有機(jī)合成、液晶材料、植物生長調(diào)節(jié)等多個(gè)領(lǐng)域有重要用途。學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室

中探究由對(duì)甲基苯胺與苯甲醛在酸催化下制備對(duì)甲基苯

瞰?席夫碑(T__，_喇睜

像所示。

物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量密度/(g,cm-3)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃溶解性

對(duì)甲基苯胺1070.9644200微溶于水，易溶于乙醇

乙醇460.78-11478溶于水

苯甲醛1061.0-26179微溶于水，與乙醇互溶

制備裝置水蒸氣蒸儲(chǔ)裝置

回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)步驟

①按圖安裝好制備裝置，檢查裝置的氣密性。向A中加入6.0g對(duì)甲基苯胺、5.0mL苯甲醛、

50mL乙醇和適量乙酸。其中分水器可接收并分離生成的水。乙醇的作用為

②控制反應(yīng)溫度為50℃,加熱回流至反應(yīng)結(jié)束，合適的加熱方式為；A中發(fā)生

的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________

___________________________________________________________________________:能說明

反應(yīng)結(jié)束的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為。

（2）純化產(chǎn)品

①按圖安裝好水蒸氣蒸儲(chǔ)裝置，檢查裝置的氣密性。將A中反應(yīng)后余液轉(zhuǎn)移至D中，在C

中加入適量水，進(jìn)行蒸儲(chǔ)，將產(chǎn)品中的乙醇、對(duì)甲基苯胺和苯甲醛蒸出。玻璃管a的作用為

儀器b的名稱為。

②蒸徳操作結(jié)束后，需先打開止水夾再停止加熱的原因?yàn)?

③實(shí)驗(yàn)后將裝置D中固體洗滌、干燥后，進(jìn)一步通過（填操作名稱）純化后，得到

純品6.0g。本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品產(chǎn)率為（保留三位有效數(shù)字）。

真題演練明確考向

1.（2022?山東，18）實(shí)驗(yàn)室利用FeC124H2。和亞硫酰氯（SOCb）制備無水FeCh的裝置如圖所

示（加熱及夾持裝置略）。已知SOCL沸點(diǎn)為76℃,遇水極易反應(yīng)生成兩種酸性氣體。回答下

列問題：

⑴實(shí)驗(yàn)開始先通N2。一段時(shí)間后，先加熱裝置（填“a”或"b”）。裝置b內(nèi)發(fā)生反

應(yīng)的化學(xué)方程式為。

裝置C、d共同起到的作用是o

⑵現(xiàn)有含少量雜質(zhì)的FeCl2nH2O,為測定n值進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)I：稱取如g樣品，用足量稀硫酸溶解后，用cmolL-LCnCh標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Fe2+達(dá)終

點(diǎn)時(shí)消耗VmL（滴定過程中CnO廠轉(zhuǎn)化為CF+,C1不反應(yīng)）。

實(shí)驗(yàn)II：另取如g樣品，利用上述裝置與足量SOC12反應(yīng)后，固體質(zhì)量為“2g。

則n=；下列情況會(huì)導(dǎo)致n測量值偏小的是（填字母）。

A.樣品中含少量FeO雜質(zhì)

B.樣品與SOC12反應(yīng)時(shí)失水不充分

C.實(shí)驗(yàn)I中，稱重后樣品發(fā)生了潮解

D.滴定達(dá)終點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡生成

（3）用上述裝置、根據(jù)反應(yīng)TiO2+CCl4==TiCl4+CO2制備TiCl4o已知TiCk與CC14分子結(jié)

構(gòu)相似，與CC14互溶，但極易水解。選擇合適儀器并組裝蒸儲(chǔ)裝置對(duì)TiCLi、CCL混合物進(jìn)

行蒸儲(chǔ)提純（加熱及夾持裝置略），安裝順序?yàn)棰佗幄啵ㄌ钚蛱?hào)），先儲(chǔ)出的物質(zhì)為

2.（2020?全國卷II,27）苯甲酸可用作食品防腐劑。實(shí)驗(yàn)室可通過甲苯氧化制苯甲酸，其反應(yīng)

原理筒示如下:

COOK

+KMnO4―?+MnC)2

COOKcoon

+KC1

名稱相對(duì)分子質(zhì)量熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃密度/(g?mLr)溶解性

不溶于水，易

甲苯92-95110.60.867

溶于乙醇

微溶于冷水，

122.4(100℃左

苯甲酸122248—易溶于乙醇、

右開始升華)

熱水

實(shí)驗(yàn)步驟：

⑴在裝有溫度計(jì)、冷凝管和攪拌器的三頸燒瓶中加入1.5mL甲苯、10()mL水和4.8g(約0.03mol)

高鐳酸鉀，慢慢開啟攪拌器，并加熱回流至回流液不再出現(xiàn)油珠。

(2)停止加熱，繼續(xù)攪拌，冷卻片刻后，從冷凝管上口慢慢加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液，并

將反應(yīng)混合物趁熱過濾，用少量