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2020年高考化学实验突破专题09 有机化学实验(解析版)

专题09有机化学实验类型一:以酯化反应为命题素材例1:(2019年江苏卷21B选做题)丙炔酸甲酯(CH≡C-COOH)是一种重要的有机化工原料,沸点为103~105 ℃。

实验室制备少量丙炔酸甲酯的反应为:实验步骤如下:步骤1:在反应瓶中,加入14g丙炔酸、50mL甲醇和2mL浓硫酸,搅拌,加热回流一段时间。

步骤2:蒸出过量的甲醇(装置见下图)。

步骤3:反应液冷却后,依次用饱和NaCl溶液、5%Na2CO3溶液、水洗涤。

分离出有机相。

步骤4:有机相经无水Na2SO4干燥、过滤、蒸馏,得丙炔酸甲酯。

(1)步骤1中,加入过量甲醇的目的是。

(2)步骤2中,上图所示的装置中仪器A的名称是;蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是。

(3)步骤3中,用5%Na2CO3溶液洗涤,主要除去的物质是;分离出有机相的操作名称为。

(4)步骤4中,蒸馏时不能用水浴加热的原因是。

【答案】作为溶剂、提高丙炔酸的转化率(直形)冷凝管防止暴沸丙炔酸分液丙炔酸甲酯的沸点比水的高【解析】(1)一般来说,酯化反应为可逆反应,加入过量的甲醇,提高丙炔酸的转化率,丙炔酸溶解于甲醇,甲醇还作为反应的溶剂;(2)根据装置图,仪器A为直形冷凝管;加热液体时,为防止液体暴沸,需要加入碎瓷片或沸石,因此本题中加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸;(3)丙炔酸甲酯的沸点为103℃~105℃,制备丙炔酸甲酯采用水浴加热,因此反应液中除含有丙炔酸甲酯外,还含有丙炔酸、硫酸;通过饱和NaCl溶液可吸收硫酸;5%的Na2CO3溶液的作用是除去丙炔酸,降低丙炔酸甲酯在水中的溶解度,使之析出;水洗除去NaCl、Na2CO3,然后通过分液的方法得到丙炔酸甲酯;(4)水浴加热提供最高温度为100℃,而丙炔酸甲酯的沸点为103℃~105℃,采用水浴加热,不能达到丙炔酸甲酯的沸点,不能将丙炔酸甲酯蒸出,因此蒸馏时不能用水浴加热。

类型二:以溴苯制备为命题素材例2:(2012年全国℃卷)溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:按下列合成步骤回答问题:(1)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑。

在b中小心加入4.0 mL液态溴。

向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了________气体;继续滴加至液溴滴完;装置d的作用是________________。

(2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:℃向a中加入10 mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;℃滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。

NaOH溶液洗涤的作用是_______________________________________________________;℃向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。

加入氯化钙的目的是____________________________________________ 。

(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为______,要进一步提纯,下列操作中可行的是________(填字母)。

A.重结晶B.过滤C.蒸馏D.萃取(4)在该实验中,a的容积最适合的是________(填字母)。

A.25 mL B.50 mLC.250 mL D.500 mL【答案】HBr 吸收HBr和Br2除去HBr和未反应的Br2干燥苯 C B【解析】(1)铁屑作催化剂,a中发生的反应为+Br2+HBr,HBr气体遇水蒸气会产生白雾。

装置d的作用是进行尾气处理,吸收HBr和挥发出的溴蒸气。

(2)℃未反应的Br2易溶于溴苯中,成为杂质;Br2在水中的溶解度较小,但能与NaOH溶液反应;又反应生成的HBr极易溶于水,溴苯表面会附着有氢溴酸,故NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br2。

℃分出的粗溴苯中混有水分,加入少量氯化钙可以除去水分。

(3)苯与溴苯互溶,上述分离操作中没有除去苯的试剂,所以经过上述操作后,溴苯中的主要杂质是苯。

根据苯与溴苯的沸点有较大差异,用蒸馏的方法可以将二者分离。

(4)4.0 mL液溴全部加入a容器中,则a容器中液体的体积约为19 mL,考虑到反应时液体可能会沸腾,液体体积不能超过容器的,故选择50 mL容器为宜。

类型三:以乙烯和卤代烃制备为命题素材例3:(2012年海南化学试题)实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:CH3CH2OH CH2=CH2CH 2=CH2+Br2BrCH2CH2Br用少量的溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如下图所示:有关数据列表如下:回答下列问题:(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是_____________(2)在装置C中应加入_______(填字母),其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体。

a.水b.浓硫酸c.氢氧化钠溶液d.酸性高锰酸钾溶液(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是______________________________(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在______层(填“上”或“下”)。

(5)若产物中有少量未反应的Br2,最好用__________(填字母)洗涤除去a.水b.氢氧化钠溶液c.碘化钠溶液d.乙醇(6)若产物中有少量副产物乙醚,可用________________________的方法除去(7)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是_______________________ 但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是:__________________________________________【答案】减少副产物乙醚的产生 c 溴的颜色完全褪去下 b 蒸馏防止溴挥发用冰水冷却会使产品凝固堵塞导管【解析】(1) CH3CH2OH CH2=CH2 +H2O;2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O 所以在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,减少副产物乙醚的产生。

(2) 浓硫酸具有强氧化性,可将乙醇氧化成二氧化碳,自身被还原为二氧化硫,这两种气体均可用氢氧化钠溶液除去。

(3) 1,2-二溴乙烷为无色液体,而溴为有色且易挥发的液体,所以d中溴颜色完全褪去即可说明反应已经结束。

(4)1,2-二溴乙烷与水不互溶,且密度比水大,所以分液时在下层。

(5) ℃Br2在二溴乙烷中的溶解度大于水,用水不能除去Br2,故不选a;℃可发生反应:2NaOH+ Br2=NaBr+ NaBrO+H2O,再分液即可除去Br2,故选b;℃碘化钠与Br2反应生成的I2,易溶于1,2-二溴乙烷,故不选c;℃乙醇与1,2-二溴乙烷互溶,不能除去Br2,故不选d。

(6) 因为乙醚的沸点比1,2-二溴乙烷的低很多,所以可用蒸馏的方法除去产物中少量副产物乙醚。

(7) 装置D中盛有液溴,沸点低易挥发,所以反应过程中应用冷水冷却,但又不能过度冷却,原因是:1,2-二溴乙烷熔点为9℃,在冰水中冷却会使其凝固堵塞导管。

一、有机实验题的全局思维流程图二、反应条件的控制1.试剂角度控制反应℃实验室中用无水乙醇和浓硫酸制取乙烯气体,乙醇与浓硫酸的体积比为1℃3 时实验效果比较好,实验室里制取乙烯,首先乙醇跟浓硫酸作用C2H5OH+HOSO2OH→C2H5OSO2H+H2O生成硫酸氢乙酯,由于乙醇的酯化反应是可逆的,为了充分利用乙醇,使浓H2SO4保持较高的浓度,促使反应向酯化反应的方向进行,然后硫酸氢乙酯在160℃以上分解C2H5OSO2OH→CH2=CH2↑+H2SO4,生成乙烯和硫酸,因为冷的浓硫酸能与乙烯反应,生成新的物质,乙烯不能用浓硫酸来干燥,。

若反应在140 ℃生成乙醚C2H5OH+C2H5OSO2OH→C2H5OC2H5+H2SO4,消去反应和取代反应往往同时发生,只是温度不同,主次不同,因为浓H2SO4具有强氧化性,将部分乙醇氧化成碳、CO、CO2等,反应液的颜色由无色变为棕色,甚至黑褐色,而自身被还原为SO2,使制得的乙烯有刺激性气味。

②用电石制备乙炔气体,为了得到平缓的乙炔气流,一般用饱和食盐水代替水与电石反应制备乙炔气体,原因是,饱和食盐水比纯水“水的浓度”低,CaC2与H2O反应,一部分氯化钠析出,氯化钠附着于电石的表面能阻碍电石与水的接触,降低反应速率。

℃苯的硝化反应正确的加入顺序是先加浓硝酸,再加浓硫酸,待温度冷却至室温时再加苯,水浴加热50℃至60℃。

℃在乙酸乙酯的制备实验中,人教版教科书是先加乙醇再加浓硫酸最后加乙酸,该加入顺序的理由是:第二步加入浓硫酸时放热,会使加快乙醇挥发,乙醇要稍过量,可以保证乙酸能最大程度的反应,提高乙酸乙酯的产率,由于乙醇价格比乙酸便宜,从降低成本的角度,采用此种加入顺序。

例1:对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体,它常以浓硝酸为硝化剂,浓硫酸为催化剂,通过甲苯的硝化反应制备。

一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是:以发烟硝酸为硝化剂,固体NaHSO4为催化剂(可循环使用),在CCl4溶液中,加入乙酸酐(有脱水作用),45℃反应1h 。

反应结束后,过滤,滤液分别用5% NaHCO3溶液、水洗至中性,再经分离提纯得到对硝基甲苯。

(1)上述实验中过滤的目的是。

(2)滤液在分液漏斗中洗涤静置后,有机层处于层(填“上”或'下”);放液时,若发现液体流不下来,其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外,还有。

(3)下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。

℃NaHSO4催化制备对硝基甲苯时,催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为。

℃由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知,甲苯硝化反应的特点是。

℃与浓硫酸催化甲苯硝化相比,NaHSO4催化甲苯硝化的优点有。

【答案】(1)回收NaHSO4(2)下分液漏斗上口塞子未打开(3)℃0.32 ℃甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯℃在硝化产物中对硝基甲苯比例提高催化剂用量少且能循环使用【解析】(1)NaHSO4在该反应中作为催化剂,化学性质和质量不变,反应后过滤为了回收NaHSO4;(2)CCl4的密度比水大,有机层在下层;分液漏斗里的液体放不下来,除了分液漏斗堵塞,还有可能是分液漏斗上口活塞未打开,导致漏斗内压强小于大气压;(3)℃根据题目数据,当催化剂与甲苯的比例为0.32时,总产率最高且对硝基甲苯的含量最高;℃根据题目数据,无论以何种比例反应,产物中的主要成分主要是对硝基甲苯和邻硝基甲苯;℃用NaHSO4做催化剂的优点是在硝化物中对硝基甲苯的比例提高、同时催化剂能循环使用。

例2:氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。

下面是利用Heck反应合成W的一种方法:不同条件对反应℃产率的影响见下表:上述实验探究了_______和______对反应产率的影响。

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