第7課時(shí)大題考法(3)物質(zhì)制備型綜合實(shí)驗(yàn)化學(xué)創(chuàng)造了一個(gè)全新的物質(zhì)世界，制備物質(zhì)是化學(xué)研究的亮點(diǎn)。以新物質(zhì)制備為背景的實(shí)驗(yàn)題，涉及知識(shí)面較廣，形式靈活多變，思維發(fā)散空間大，能夠很好地考查考生綜合運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。命題設(shè)計(jì)的角度主要有：結(jié)合氣體的實(shí)驗(yàn)室制法進(jìn)行無機(jī)物的制備、典型有機(jī)物的制備與提純。題型一無機(jī)物制備型 典例1過氧化鈣是一種溫和的氧化劑，常溫下為白色的固體，易溶于酸，難溶于水、乙醇等溶劑。某實(shí)驗(yàn)小組擬選用如下裝置(部分固定裝置略)制備過氧化鈣。(1)請(qǐng)選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序?yàn)開(填儀器接口的字母編號(hào)，裝置可重復(fù)使用)。(2)根據(jù)完整的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：檢驗(yàn)裝置的氣密性后，裝入試劑；打開分液漏斗活塞，通入一段時(shí)間氣體，加熱試劑；反應(yīng)結(jié)束后，_(填操作)；拆除裝置，取出產(chǎn)物。(3)若鈣在空氣中燃燒生成氮化鈣(Ca3N2)，同時(shí)可能生成過氧化鈣。請(qǐng)利用下列試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)鈣的燃燒產(chǎn)物中是否含有過氧化鈣_(簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論)。限選試劑：酸化的FeCl2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、稀硝酸(4)利用反應(yīng)Ca2H2O22NH38H2O=CaO28H2O2NH，在堿性環(huán)境下制取CaO2的裝置如下：C中發(fā)生反應(yīng)時(shí)常用冰水浴控制溫度在0 左右，其可能的原因分析：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度低有利于提高CaO28H2O產(chǎn)率；_。(5)測(cè)定產(chǎn)品中CaO2含量的實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟一：準(zhǔn)確稱取a g產(chǎn)品于有塞錐形瓶中，加入適量蒸餾水和過量的b g KI晶體，再滴入少量2 molL1的硫酸，充分反應(yīng)。步驟二：向上述錐形瓶中加入幾滴_(作指示劑)。步驟三：逐滴加入濃度為c molL1的Na2S2O3溶液至反應(yīng)完全，滴定至終點(diǎn)，記錄數(shù)據(jù)，再重復(fù)上述操作2次，得出三次平均消耗Na2S2O3溶液的體積為V mL。CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(用字母表示)。(已知：I22S2O=2IS4O)解析(1)制備過氧化鈣時(shí)，用雙氧水制備氧氣，鈣屬于極活潑的金屬，極易與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，而制備的氧氣中會(huì)混有水蒸氣，所以在與鈣化合之前需要干燥，選用試劑是濃硫酸；同時(shí)為防止空氣中水蒸氣進(jìn)入，最后還需要連接濃硫酸的洗氣瓶，所以正確的順序：dfebcf或dfecbf。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)為防止空氣進(jìn)入裝置，還要繼續(xù)通氧氣直到裝置冷卻，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的操作為熄滅酒精燈，待反應(yīng)管冷卻至室溫，停止通入氧氣，并關(guān)閉分液漏斗的活塞。(3)結(jié)合題中提供的試劑可知，通過利用過氧化鈣能氧化亞鐵離子的方法可判斷燃燒產(chǎn)物中是否含有過氧化鈣，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為取樣品少許于試管中，加入酸化的FeCl2溶液溶解后，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則說明樣品中含有過氧化鈣；若溶液不變紅色，則說明樣品中不含有過氧化鈣。(4)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度低有利于提高CaO28H2O的產(chǎn)率，減少過氧化氫的分解，提高過氧化氫的利用率，因此C中發(fā)生反應(yīng)時(shí)常用冰水浴控制溫度在0 左右。(5)步驟二：碘單質(zhì)能夠使淀粉溶液變藍(lán)色，因此該滴定實(shí)驗(yàn)中，可以向錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液作指示劑；步驟三：根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒及題中反應(yīng)方程式，可得關(guān)系式：CaO2I22S2O，設(shè)樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則：CaO2I22S2O72 g 2 molax g V103 Lc molL1所以，解得x%。答案(1)dfebcf(或dfecbf)(2)熄滅酒精燈，待反應(yīng)管冷卻至室溫，停止通入氧氣，并關(guān)閉分液漏斗的活塞(3)取樣品少許于試管中，加入酸化的FeCl2溶液溶解后，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則說明樣品中含有過氧化鈣；若溶液不變紅色，則說明樣品中不含有過氧化鈣(4)溫度低可減少過氧化氫的分解，提高過氧化氫的利用率(5)淀粉溶液%備考方略制備無機(jī)物的思維流程對(duì)點(diǎn)練1(2018全國(guó)卷)醋酸亞鉻(CH3COO)2Cr2H2O為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價(jià)鉻還原為二價(jià)鉻；二價(jià)鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)實(shí)驗(yàn)中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是_。儀器a的名稱是_。(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關(guān)閉K3。c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為_。同時(shí)c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是_。(3)打開K3，關(guān)閉K1和K2。c中亮藍(lán)色溶液流入d，其原因是_；d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是_、_、洗滌、干燥。(4)指出裝置d可能存在的缺點(diǎn)_。解析：(1)由題給信息，(CH3COO)2Cr2H2O在氣體分析中用作O2吸收劑，說明Cr2具有強(qiáng)還原性，易被O2氧化，故所用蒸餾水需經(jīng)煮沸除去其中的O2，以免影響(CH3COO)2Cr2H2O的制備。由儀器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，a為分液(或滴液)漏斗。(2)Zn將Cr3還原為Cr2，離子方程式為Zn2Cr3=Zn22Cr2。Zn2H=Zn2H2，H2起到排除c中空氣的作用，以防Cr2被氧化。(3)過量的Zn與鹽酸反應(yīng)放出大量的H2，使裝置c中壓強(qiáng)增大，關(guān)閉K1和K2，打開K3時(shí)，溶液被壓入裝置d。由題給信息知，(CH3COO)2Cr2H2O難溶于冷水，因此應(yīng)用冰浴冷卻，以便于(CH3COO)2Cr2H2O析出，再將沉淀過濾、洗滌、干燥即可。(4)裝置d的缺點(diǎn)是該裝置與大氣直接相通，空氣中的O2易將(CH3COO)2Cr2H2O氧化。答案：(1)去除水中溶解氧分液(或滴液)漏斗(2)Zn2Cr3=Zn22Cr2排除c中空氣(3)c中產(chǎn)生H2使壓強(qiáng)大于大氣壓(冰浴)冷卻過濾(4)敞開體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸題型二有機(jī)物制備型典例2實(shí)驗(yàn)室以苯甲醛為原料制備間溴苯甲醛(實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，相關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)見下表)。相對(duì)分子質(zhì)量密度/(gcm3)沸點(diǎn)/溴1603.11958.8苯甲醛1061.041791,2二氯乙烷991.235 183.5間溴苯甲醛1851.587229其實(shí)驗(yàn)步驟為步驟1：將三頸瓶中的一定配比的無水AlCl3、1,2二氯乙烷和苯甲醛(5.3 g)充分混合后，升溫至60 ，緩慢滴加經(jīng)濃硫酸干燥過的液溴，保溫反應(yīng)一段時(shí)間，冷卻。步驟2：將反應(yīng)混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中，攪拌、靜置、分液。有機(jī)相用10% NaHCO3溶液洗滌。步驟3：經(jīng)洗滌的有機(jī)相加入適量無水硫酸鈣固體，放置一段時(shí)間后過濾。步驟4：為了防止間溴苯甲醛因溫度過高被氧化，把步驟3處理得到的間溴苯甲醛加入少量鋅粉，同時(shí)采用某種技術(shù)，收集相應(yīng)餾分，其中收集到間溴苯甲醛為3.7 g 。(1)實(shí)驗(yàn)裝置中采用的加熱方式為_，冷凝管的作用為_，錐形瓶中的試劑應(yīng)為_。(2)步驟1所加入的無水AlCl3的作用為_。(3)步驟2中用10% NaHCO3溶液洗滌有機(jī)相，是為了除去溶于有機(jī)相的_(填化學(xué)式)。(4)步驟3中加入的無水硫酸鈣固體的目的是_。(5)步驟4中，某種技術(shù)為_。(6)本實(shí)驗(yàn)所得到的間溴苯甲醛產(chǎn)率是_。解析(1)由于溫度低于100 ，因此為便于控制溫度，應(yīng)該采用水浴加熱；因溴易揮發(fā)，為使溴充分反應(yīng)，應(yīng)進(jìn)行冷凝回流，以增大產(chǎn)率，因此冷凝管的作用為導(dǎo)氣、冷凝回流；反應(yīng)發(fā)生取代反應(yīng)，生成間溴苯甲醛的同時(shí)生成HBr，用NaOH溶液吸收，防止污染空氣；(2)將三頸瓶中的一定配比的無水AlCl3、1,2二氯乙烷和苯甲醛充分混合，三種物質(zhì)中無水AlCl3為催化劑，1,2二氯乙烷為溶劑，苯甲醛為反應(yīng)物；(3)將反應(yīng)混合物含有溴，緩慢加入一定量的稀鹽酸中，加入碳酸氫鈉，可與Br2、HCl反應(yīng)，因此是為了除去溶于有機(jī)相的Br2、HCl(鹽酸)；(4)經(jīng)洗滌的有機(jī)相含有水，加入適量無水硫酸鈣固體，可起到除去有機(jī)相中水的作用；(5)減壓蒸餾，可降低沸點(diǎn)，避免溫度過高，導(dǎo)致間溴苯甲醛被氧化，因此該技術(shù)是減壓蒸餾；(6)5.3 g苯甲醛理論上可生成產(chǎn)品的質(zhì)量是185 g9.25 g，所以產(chǎn)率是100%40.0%。答案(1)水浴加熱導(dǎo)氣、冷凝回流NaOH溶液(2)催化劑(3)Br2、HCl(4)除去有機(jī)相的水(或干燥或除水)(5)減壓蒸餾(6)40.0%備考方略有機(jī)制備實(shí)驗(yàn)題的解題模板(1)分析制備流程(2)熟悉重要儀器(3)找準(zhǔn)答題思路根據(jù)題給信息，初步判定物質(zhì)性質(zhì)有機(jī)物制備中一般會(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)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)主要是表中各物質(zhì)的比較，溶解性主要是判斷溶還是不溶。主要是根據(jù)這些數(shù)據(jù)選擇分離、提純的方法注意儀器名稱和作用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，特別是無機(jī)制備實(shí)驗(yàn)中不常見的三頸圓底燒瓶、球形冷凝管等關(guān)注有機(jī)反應(yīng)條件大多數(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)率對(duì)點(diǎn)練2氯苯是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，是染料、醫(yī)藥、有機(jī)合成的中間體，工業(yè)上常用“間歇法”制取。反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置圖(加熱裝置都已略去)如下：已知：氯苯為無色液體，沸點(diǎn)132.2 ?；卮鹣铝袉栴}：(1)A反應(yīng)器是利用實(shí)驗(yàn)室法制取氯氣，中空玻璃管B的作用是_。冷凝管中冷水應(yīng)從_(填“a”或“b”)處通入。(2)把干燥的氯氣通入裝有干燥苯的反應(yīng)器C中(內(nèi)有相當(dāng)于苯量1%的鐵屑作催化劑)，加熱維持反應(yīng)溫度在4060 為宜，溫度過高會(huì)生成二氯苯。對(duì)C加熱的方法是_(填字母)。a酒精燈加熱b油浴加熱c水浴加熱D出口的氣體成分有HCl、_和_。(3)C反應(yīng)器反應(yīng)完成后，工業(yè)上要進(jìn)行水洗、堿洗及食鹽干燥，才能蒸餾。堿洗之前要水洗的目的是洗去部分無機(jī)物，同時(shí)減少堿的用量，節(jié)約成本。寫出用10%氫氧化鈉堿洗時(shí)可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：_；_(寫兩個(gè)即可)。(4)上述裝置圖中A、C反應(yīng)器之間，需要增添一個(gè)U形管，其內(nèi)置物質(zhì)是_。(5)工業(yè)生產(chǎn)中苯的流失情況如下：項(xiàng)目二氯苯尾氣不確定苯耗流失總量苯流失量(kgt1)1324.951.389.2則1 t苯可制得成品為_t(只要求列式)。解析：(1)玻璃管B伸入液面下，裝置內(nèi)壓強(qiáng)過大時(shí)，可以用于平衡氣壓；采取逆流原理通入冷凝水，使冷凝管充滿冷凝水，充分冷卻，即冷凝水由a口流入，由b口流出。(2)反應(yīng)器C加熱控制反應(yīng)溫度在4060 ，應(yīng)利用水浴加熱。由于苯易揮發(fā)，反應(yīng)產(chǎn)生的HCl，且有未反應(yīng)的氯氣，D出口氣體中含有HCl、苯蒸氣、氯氣。(3)催化劑氯化鐵與NaOH反應(yīng)，生成的HCl會(huì)與NaOH反應(yīng)，溶解的氯氣也會(huì)與NaOH反應(yīng)，反應(yīng)方程式分別為HClNaOH=NaClH2O、FeCl33NaOH=Fe(OH)33NaCl、Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。(4)A、C反應(yīng)器之間需要增添U形管，干燥生成的氯氣，可以用五氧化二磷或氯化鈣等。(5)苯的總流失量為89.2 kgt1，故1 t苯中參加反應(yīng)的苯的質(zhì)量為(1 t0.089 2 t)，由苯與氯苯質(zhì)量之比為78112.5，可知生成氯苯質(zhì)量為 t。答案：(1)平衡氣壓a(2)cCl2苯蒸氣(3)HClNaOH=NaClH2OFeCl33NaOH=Fe(OH)33NaClCl22NaOH=NaClNaClOH2O(4)五氧化二磷(或氯化鈣)(5)