2019届一轮复习人教版常见物质的制备学案

2019届一轮复习人教版常见物质的制备学案

第41讲　常见物质的制备 考纲要求 考情分析 命题趋势 ‎1.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。‎ ‎2.掌握几种重要的有机物和无机物的制备。‎ ‎2017，全国卷Ⅰ，10T ‎2017，北京卷，26T ‎2017，江苏卷，4T ‎2016，全国卷甲，13T ‎2016，全国卷乙，26T ‎2016，全国卷丙，26T 高考对本部分的考查主要有：(1)气体的制备装置选择、仪器连接顺序、净化、尾气吸收、实验操作等；(2)结合题目信息对新物质进行制备，考查基本仪器和基本操作。预计2019年高考将会保持对传统知识的考查，如气体制备，同时新的信息环境下与工艺流程结合考查实验基础知识是近几年的命题趋势。题型仍将以选择题和综合实验题为主。‎ 分值：3～8分 考点一　气体的制备 ‎1．常见气体实验室制备的反应原理 ‎(1)O2：2KClO32KCl＋3O2↑或__2H2O22H2O＋O2↑(或2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑)__。‎ ‎(2)H2：__Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑__。‎ ‎(3)NH3：__2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑__。‎ ‎(4)CO2：__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑__。‎ ‎(5)Cl2：__MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O__。‎ ‎(6)SO2：__Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑__。‎ ‎(7)NO：__3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O__。‎ ‎(8)NO2：__Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O__。‎ ‎2．常见气体制备的发生装置 选择反应装置一般需考虑反应物的状态、溶解性和反应条件等，具体如表所示：‎ 反应装置类型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 固、固加热型 O2、NH3等 ‎①试管要干燥；‎ ‎②试管口略低于试管底；‎ ‎③加热时先预热再固定加热；‎ ‎④用KMnO4制取O2时，需在管口处塞一小团棉花 固、液加热型或液、液加热型 Cl2等 ‎①加热烧瓶时要隔石棉网；‎ ‎②反应物均为液体时，烧瓶内要加__碎瓷片__‎ 固、液不加热型 ‎　‎ O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ‎①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；‎ ‎②启普发生器只适用于__块状固体和液体__反应，且气体不溶于水；‎ ‎③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速 ‎3．气体的收集方法 收集方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法 收集原理 收集的气体不与水反应且__难溶于水__‎ 收集的气体密度比空气__大__，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应 收集的气体密度比空气__小__，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应 收集装置 适用的气体 H2、O2、NO、CH4‎ Cl2、CO2、NO2、SO2‎ H2、NH3‎ ‎4．常见气体的净化方法和净化装置 ‎(1)常见气体的净化方法 ‎①净化原则：不损失原来气体，不引入新杂质。‎ ‎②净化方法 a．物理方法 液化法：利用__沸点__不同从空气中分离出N2和O2。‎ 水洗法：利用__溶解度__不同从N2和NH3的混合气体中除去NH3；利用与__H2O__的反应从NO和NO2的混合气体中除去NO2。‎ b．化学方法 氧化还原法：通过灼热的铜丝网除去某些混合气体中的O2；通过灼热的CuO除去H2、CO等。‎ 酸碱法：将NH3和CO2的混合气体通过__碱石灰__除去CO2。‎ 沉淀法：除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液，化学方程式为__H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4__。‎ ‎(2)常见净化装置 a装置为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。‎ b装置一般盛液体试剂，用于洗气。‎ c装置一般盛固体试剂，用于气体除杂和定量计算。‎ ‎(3)常见干燥剂 液态干燥剂 固态干燥剂 装置 示例 浓硫酸(酸性、强氧化性)‎ 无水氯化钙(中性)‎ 碱石灰(碱性)‎ 不可干燥的气体 ‎__H2S、HBr、HI__等还原性气体及NH3‎ ‎__NH3__‎ ‎__Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2__等酸性气体 ‎5．尾气的处理 ‎(1)转化处理 对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。实验室中常见有毒气体的处理方法如下表：‎ Cl2‎ SO2‎ NO2‎ H2S HCl NH3‎ CO NO NaOH溶液 CuSO4溶液或NaOH溶液 水 水或浓硫酸 点燃 与O2混合后通入NaOH溶液 ‎(2)直接排空处理：主要是针对无毒、无害气体的处理。如N2、O2、CO2等。‎ ‎(3)尾气处理装置 ‎①在水中溶解度较小的有毒气体，多数可通入烧杯中的溶液中，用某些试剂吸收除去(如图甲)，如Cl2、NO2均可通入NaOH溶液中除去。‎ ‎②对于溶解度很大吸收速率很快的气体，吸收时应防止倒吸(如图乙)。‎ ‎③某些可燃性气体可用点燃或转化的方法(如图丙)，如CO、H2可点燃或通过灼热的CuO除去。‎ ‎④收集法(如图丁)，尾气也可以采用收集的方法，如CH4、C2H4、H2、CO等。‎ ‎1．下列制备和收集气体的实验装置合理的是(　D　)‎ ‎　　　　　　　　　‎ A．用氯化铵和氢氧化钙制NH3　 B．用铜片和稀硝酸制NO ‎　　　　　　　　　‎ C．用锌粒和稀硫酸制H2　　 D．用双氧水和二氧化锰制O2‎ ‎2．可用如图所示装置干燥、收集及尾气处理的气体是(　B　)‎ ‎①H2S　②HCl　③NH3　④Cl2　⑤SO2　⑥NO A．①和②　　 B．②和⑤‎ C．③和④　　 D．⑤和⑥‎ 一　制气装置的选择与连接 ‎1．实验连接顺序 气体发生装置→除杂→干燥→收集→主要性质实验→尾气的处理等顺序。‎ ‎(1)连接导管 ‎①制气装置、洗气瓶的进气管应“长进短出”；‎ ‎②干燥管应大口方向进气，小口出气；‎ ‎③量气装置的导管应“短进长出”；‎ ‎④有易挥发液体反应或生成时，要设计冷凝回流装置。‎ ‎(2)装配仪器时：从下向上，从左往右。‎ ‎(3)加入试剂时：先固后液。‎ ‎(4)实验开始时：先检查装置的气密性，再加药品，最后点燃酒精灯。‎ ‎2．仪器拆卸 仪器拆卸的一般过程：“从右到左，自上而下，先拆主体，后拆部件”。‎ ‎3．装置的选择与连接顺序 ‎(1)发生装置的选择：主要根据反应物的状态和反应时是否需要加热来选择。‎ ‎(2)气体净化装置的连接顺序 ‎①除杂和干燥的先后顺序：若用洗气装置除杂，一般除杂在前，干燥在后；若用加热装置除杂，一般干燥在前，除杂在后；‎ ‎②有多种气体杂质存在时，一般是先除去酸性较强的气体。‎ ‎(3)检验多种气体时的先后顺序：有多种气体需要检验时，应尽量避免前步检验对后步检验的干扰。如被检验的气体中含有CO2和水蒸气时，应先通过无水CuSO4检验水蒸气，再通入澄清石灰水检验CO2。‎ ‎(4)收集装置的选择：根据气体的密度、化学性质和毒性等选择。‎ ‎(5)气体除杂 ‎①直接吸收法：如水蒸气可用干燥剂吸收，酸(碱)性气体可采用碱(酸)液吸收。酸性气体如CO2、SO2、HCl气体等可用浓氢氧化钠溶液吸收，碱性气体如氨气可用酸液吸收等。‎ ‎②转化吸收法：将混入的气体杂质转化为原气体，如二氧化碳气体中混有一氧化碳气体，可将混合气体通过灼热的氧化铜，将一氧化碳氧化成二氧化碳，达到除杂的目的。‎ ‎(6)气体验证 ‎①若需验证某种气体，则一定要先除去此气体中的其他气体；‎ ‎②从溶液中制取或从洗气瓶中通过的气体中都带有少量水蒸气，一般需先干燥；‎ ‎③连接仪器时注意洗气瓶的导管连接是“长进短出”，球形干燥管的连接一般是“‎ 粗进细出”，U形干燥管和玻璃管则无特殊要求，一般按照仪器接口的字母顺序连接；‎ ‎④对于有毒气体要有尾气处理装置。‎ ‎[例1]无水FeCl3呈棕黄色，在空气中极易潮解，‎100 ℃‎左右时升华，工业上常用作有机合成催化剂。某学习小组利用下图装置(夹持仪器略去)制备并收集无水FeCl3。‎ 请回答：‎ ‎(1)按气流方向各装置依次连接的合理顺序：__dhifeccggba__(填仪器接口的字母编号)。‎ ‎(2)连接好各装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品，__②①④③__(请按正确的顺序填入下列步骤的序号)。‎ ‎①加热Fe粉反应一段时间；②打开分液漏斗活塞通一段时间气体；③关闭分液漏斗活塞；④停止加热，充分冷却。‎ ‎(3)装置A的作用为__吸收多余的Cl2，防止外界的水蒸气进入E中__。‎ ‎(4)装置C中反应的化学方程式为__2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O__。‎ ‎(5)装置D中盛有的试剂为__浓硫酸__(填名称)；装置E中冷水浴的作用为__冷却，便于FeCl3收集__。‎ ‎(6)从实验安全考虑，整套装置存在一处明显不足，请指出：__B、E之间的连接导管太细，FeCl3易凝华沉积而堵塞导管__。　‎ 解析 (1)按照“制取Cl2→除杂→干燥→制备FeCl3→尾气处理”等步骤，连接仪器接口。(2)先制取Cl2，利用Cl2排出装置内的空气，再加热Fe粉制取FeCl3，最后停止加热，冷却后再停止通入Cl2。(3)无水FeCl3在空气中极易潮解，装置A中装有碱石灰，显然其作用是吸收多余的Cl2，防止外界的水蒸气进入E中。(5)装置D中盛有浓硫酸，用于干燥Cl2。FeCl3在‎100 ℃‎左右时升华，装置E中冷水浴用于冷却FeCl3，便于收集FeCl3。(6)B装置中制取的FeCl3升华后，通过导管进入装置E，显然B、E之间的连接导管太细，FeCl3易凝华沉积而堵塞导管。‎ 二　与气体相关的装置、操作创新与设计 ‎1．制气装置 利用常见的试管、烧杯等可以设计一些简易随开随用，随关随停的制气装置。‎ 实验装置图(见图①②③④⑤⑥)：‎ ‎2．液封装置的设计(防止气体从漏斗中逸出)(如图)‎ ‎3．与气体相关的防堵塞装置 ‎4．测量气体体积的装置 用上面的四个装置量气时，应注意以下几点：‎ ‎(1)当产气结束后，A、C、D装置应上下调节量筒或量气管使左右两个装置内的液面相平，此时量筒或量气管内液体的体积就是该温度、压强下气体的体积；B装置量筒中的液面应该调节至与水槽中水面相平。‎ ‎(2)当液面稳定后再读数。‎ ‎(3)读数时视线应该与凹液面的最低点相切。‎ ‎[例2]实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2。制备反应会因盐酸浓度下降而停止。‎ 为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：‎ 与足量Zn反应，测量生成的H2体积。实验装置如下图所示(夹持器具已略去)。‎ ‎(1)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将__Zn粒__转移到__残余清液__中。‎ ‎(2)反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是__装置内气体尚未冷却至室温__(排除仪器和实验操作的影响因素)。‎ 解析 如果把残余清液转移到Zn粒中，则Y形管内壁就会附着一些清液；Zn与盐酸反应放热，因此，冷却后气体的体积将减小。‎ ‎[例1]制备氮化镁的装置示意图如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)检查装置气密性的方法是________________________，a的名称是______，b的名称是______。‎ ‎(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式：______________________。‎ ‎(3)C的作用是__________，D的作用是__________，是否可以把C与D的位置对调并说明理由：______________________________________________。‎ ‎(4)写出E中发生反应的化学方程式：________________________________________。‎ ‎(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成，并检验是否含有未反应的镁，写出实验操作及现象：_________________________________________________。‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 致错原因 错误 扣分 ‎(1)‎ 考生会错误地选取分液漏斗“注水法”进行装置气密性检查。因为需要检查整套装置的气密性，而且G装置出气管处无乳胶管及止水夹，故不能用分液漏斗“注水法”检查整套装置的气密性 ‎－2‎ ‎(5)‎ 不知Mg3N2能与水反应生成NH3。不能直接检验Mg3N2‎ ‎－2‎ ‎[解析] (1)加热装置b，装置b中的气体受热膨胀，若整套装置气密性良好，则G中会有气泡冒出，停止加热冷却后，G中插入溶液里的玻璃管中会形成一段水柱。装置a、b分别为分液漏斗、圆底烧瓶。(2)亚硝酸钠与硫酸铵反应制备氮气的实质是NO与NH发生归中反应，生成氮气和水。(3)装置C中盛装的是具有还原性的硫酸亚铁饱和溶液，故该试剂的作用是除去氧化剂(氧气、氮氧化物)；装置D中的试剂为浓硫酸，目的是除去水蒸气，干燥N2；因装置C为FeSO4饱和溶液，若干燥装置在之前，则干燥了的气体经过此溶液后又会带入水蒸气。(4)装置E中发生的是镁粉与氮气在加热条件下生成氮化镁的反应。(5)利用Mg3N2水解生成氨气和氢氧化镁的现象可以设计实验检验Mg3N2的存在；利用镁与盐酸反应放出氢气可以设计实验检验金属镁的存在。‎ ‎[答案] (1)微热b，这时G中有气泡冒出，停止加热冷却后，G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱，则气密性良好　分液漏斗　圆底烧瓶　(2)(NH4)2SO4＋2NaNO22N2↑＋Na2SO4＋4H2O　(3)除去氧气(及氮氧化物)　除去水蒸气 不能，对调后无法除去水蒸气　(4)N2＋3MgMg3N2　(5)取少量产物于试管中，加少量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，可闻到刺激性气味(把润湿的红色石蕊试纸放在管口，试纸变蓝)，证明产物中含有氮化镁；弃去上清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁 ‎1．实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(　B　)‎ 选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质 A 浓氨水 CaO NH3‎ H2O B 浓硫酸 Na2SO3‎ SO2‎ NaOH 溶液 C 稀硝酸 Cu NO2‎ H2O D 浓盐酸 MnO2‎ Cl2‎ NaOH溶液 解析 由题给装置可知，本装置可以用于固体和液体不加热型反应、收集方法为向上排空气法、防倒吸型尾气处理方式的气体的制取。A项，NH3收集用向下排空气法，不符合；C项，铜和稀硝酸反应不能产生NO2，且NO2的吸收不能用水，可以用NaOH溶液；D项，用浓盐酸与MnO2反应制Cl2需要加热，本装置不能满足。‎ ‎1．(2016·全国卷乙)下列实验操作能达到实验目的的是(　C　)‎ A．用长颈漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物 B．用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO C．配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释 D．将Cl2与HCl的混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2‎ 解析 长颈漏斗不能用来分液，A项错误；NO能与O2反应，不能用排空气法收集NO，B项错误；配制FeCl3溶液时，为防止Fe3＋水解，应将FeCl3溶解在较浓的盐酸中，再加水稀释，C项正确；将Cl2和HCl的混合气体通过饱和食盐水可除去其中的HCl气体，但引入了水蒸气，D项错误。‎ ‎2．(2016·上海卷)下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是(　D　)‎ 选项 试剂 试纸或试液 现象 结论 A 浓氨水、生石灰 红色石蕊试纸 变蓝 NH3为碱性气体 B 浓盐酸、浓硫酸 pH试纸 变红 HCl为酸性气体 C 浓盐酸、二氧化锰 淀粉碘化钾试液 变蓝 Cl2具有氧化性 D 亚硫酸钠、硫酸 品红试液 褪色 SO2具有还原性 解析 NH3可以采取浓氨水和生石灰制取，可用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝则说明NH3为碱性气体，A项正确；利用浓硫酸的吸水性及浓H2SO4与盐酸混合放热，可以制取HCl气体，湿润的pH试纸变红，则说明HCl为酸性气体，B项正确；浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2，Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，试纸变蓝，说明KI转化为I2，则说明Cl2有强氧化性，C项正确；SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性，D项错误。‎ 考点二　重要无机物和有机物的制备 ‎1．重要无机物的制备——硫酸亚铁的制备 ‎(1)反应原理 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑‎ Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O Fe(过量)＋Fe2(SO4)3===3FeSO4‎ 硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成 温度/℃‎ ‎0‎ ‎10‎ ‎30‎ ‎50‎ 溶解度/g ‎14.0‎ ‎17.0‎ ‎25.0‎ ‎33.0‎ 析出晶体 FeSO4·7H2O 温度/℃‎ ‎56.7‎ ‎60‎ ‎64‎ ‎70‎ ‎80‎ ‎90‎ 溶解度/g ‎35.2‎ ‎35.3‎ ‎35.6‎ ‎33.0‎ ‎30.5‎ ‎27.0‎ 析出晶体 FeSO4·4H2O FeSO4·H2O ‎(2)实验步骤 ‎①在烧杯中倒入40 mL稀硫酸，加入足量废铁屑，使稀硫酸浸没所有铁屑。水浴加热(保持温度为50～80 ℃)，直到只有极少量气泡产生并且溶液呈浅绿色时为止(这时烧杯底部仍应留有少量铁屑)；‎ ‎②将少量热水通过过滤器，以提高它的温度(防止溶液在漏斗里析出晶体)，然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管中，用橡胶塞塞住管口(防止空气进入)，静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生成浅绿色硫酸亚铁晶体的现象；‎ ‎③待结晶完毕后，取出晶体，用少量蒸馏水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干；‎ ‎④把制得的硫酸亚铁晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。‎ ‎(3)实验关键 ‎①工业废铁屑中常附有油污，应先除去油污；‎ ‎②由于废铁屑表面有铁锈，会与硫酸反应生成硫酸铁。因此，实验时可向反应溶液中加入洁净的铁丝或铁片，使硫酸铁被过量的铁还原为硫酸亚铁；‎ ‎③利用重结晶方法精制硫酸亚铁时，为增大硫酸亚铁的溶解量，可把溶液加热至50～80 ℃，为减少过滤时硫酸亚铁的损失，应将溶液趁热过滤。‎ ‎2．重要有机物的制备——乙酸乙酯的制备 ‎(1)反应原理 在浓硫酸作催化剂的条件下，乙酸与乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯。‎ CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O 酯化反应是可逆反应。为了提高产率，根据平衡移动原理，可以通过蒸出酯来减小生成物的浓度，以使平衡向右移动。为了提高反应速率，需要用浓硫酸作催化剂并加热。‎ 酯化反应结束后，可以采用分液的方法将乙酸乙酯从混合物中分离出来。‎ ‎(2)实验步骤 ‎①添加原料、组装仪器 在250 mL干燥的蒸馏烧瓶中加入15 mL无水乙醇，一边振荡一边分批加入15 mL浓硫酸，混合均匀，加入1～2粒沸石(防暴沸)，塞上装有分液漏斗和温度计的塞子，按如下图所示连接装置。‎ ‎②乙酸乙酯的制备及分离 在分液漏斗中加入15 mL无水乙醇和15 mL冰醋酸，混合均匀。将分液漏斗中的混合液滴3～4 mL至蒸馏烧瓶内，然后加热，使瓶中反应温度控制在110～125 ℃之间，此时，冷凝管口应有液体流出，再慢慢滴入剩余混合液。滴加完毕后，继续加热数分钟，至温度升高到‎130 ℃‎时无液体馏出为止。‎ ‎③乙酸乙酯粗产品的纯化 在馏出液中加入Na2CO3饱和溶液，直至不再产生气泡，用pH试纸检验酯层呈中性为止。将中和后的混合液移入分液漏斗，静置、分出水层。留在分液漏斗中的粗酯先用与其体积相当的饱和食盐水洗涤，后用CaCl2饱和溶液洗涤。粗酯自分液漏斗上口倒入锥形瓶中，用无水硫酸镁干燥约半小时。‎ ‎④滤出干燥剂后称量，计算产率 ‎1．实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%～30%的稀硫酸溶液，在50～‎80 ℃‎水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。‎ ‎(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：__Fe＋H2SO4(稀)FeSO4＋H2↑__。‎ ‎(2)硫酸溶液过稀会导致__反应速率慢，不利于晶体析出__。‎ ‎(3)采用水浴加热的原因是__容易控制温度__。‎ ‎(4)反应时铁屑过量的目的是__Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋__(用离子方程式表示)。‎ ‎(5)溶液趁热过滤的原因是__减少FeSO4的损失__，‎ 塞紧试管口的目的是__防止空气进入试管将Fe2＋氧化为Fe3＋__。‎ ‎(6)静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是__有浅绿色晶体析出__。‎ ‎2．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：‎ 苯 溴 溴苯 密度/(g·cm－3)‎ ‎0.88‎ ‎3.10‎ ‎1.50‎ 沸点/℃‎ ‎80‎ ‎59‎ ‎156‎ 水中溶解性 不溶 微溶 不溶 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，在漏斗中有白雾产生，是因为生成了__HBr__气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是__吸收HBr和Br2__。‎ ‎(2)液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：‎ ‎①向a中加入10 mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；‎ ‎②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__除去HBr和未反应的Br2__，‎ 第二次用水洗涤的作用是__洗去NaOH__；‎ ‎③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__作干燥剂__。‎ ‎(3)经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为__苯__，要进一步提纯，下列操作中必需的是__C__(填字母，下同)。‎ 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__B__。‎ A．25 mL　　 B．50 mL　　　　‎ C．250 mL　　 D．500 mL ‎(5)该反应是否要加热__C__。‎ A．直接加热　 B．水浴加热 　　　‎ C．不需加热 ‎(6)粗溴苯经分离提纯后得纯溴苯为‎3.9 g，则溴苯的产率是__32%__(取整数)。‎ 解析 (1)在溴化铁作催化剂条件下，苯和溴发生取代反应生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸气产生白雾，所以产生白雾的是HBr；HBr、Br2蒸气不能直接排入空气中，否则污染大气，应用碱液吸收，所以d的作用是吸收HBr和Br2。(2)②溴苯提纯的方法是：先水洗，把可溶物溶解在水中，然后过滤除去未反应的铁屑，再加NaOH溶液，除去HBr和未反应的Br2，最后用水洗去NaOH。(6)15 mL苯的质量为‎0.88 g·cm－3×15 mL＝‎13.2 g，其物质的量为≈0.169 mol；4.0 mL液溴的质量为‎3.10 g·cm－3×4.0 mL＝‎12.4 g，其物质的量为＝0.077 5 mol，显然溴不足，故理论上生成溴苯的物质的量为0.077 5 mol，其质量为‎157 g·mol－1×0.077 5 mol≈‎12.17 g，溴苯的产率为×100%≈32%。‎ 一　物质制备实验方案的设计步骤 ‎1．明确目的、原理 首先必须认真审题，明确实验的目的、要求，弄清题目有哪些新的信息，结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。‎ ‎2．选择仪器、药品 根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件(如反应物和生成物的状态、是否腐蚀仪器，反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围等)选择合理的化学仪器和药品。‎ ‎3．设计装置、步骤 根据实验目的和原理以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验方案及装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器及装置图的能力，实验步骤应完整且简明。‎ ‎4．记录现象、数据 根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。‎ ‎5．分析得出结论 根据实验观察到的现象和记录的数据，结合分析、计算、推理等方法，得出正确的结论。‎ ‎[例1](2018·湖北六校2月联考)水合肼(N2H4·H2O)又名水合联氨，无色透明，是具有腐蚀性和强还原性的碱性液体，它是一种重要的化工试剂。利用尿素法生产水合肼的原理为CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO===Na2CO3＋N2H4·H2O＋NaCl。‎ 实验一：制备NaClO溶液。(实验装置如图1所示)‎ ‎(1)配制30% NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有__ABE__(填字母)。　‎ A．玻璃棒　B．烧杯　C．烧瓶　D．容量瓶　E．胶头滴管 ‎(2)锥形瓶中发生反应的离子方程式是__Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O__。‎ 实验二：制取水合肼。(实验装置如图2所示)‎ ‎(3)①仪器A的名称为__三颈烧瓶__。‎ ‎②反应过程中需控制反应温度，同时将分液漏斗中溶液缓慢滴入A中，如果滴速过快则会导致产品产率降低，同时产生大量氮气，写出该过程的化学方程式：__N2H4·H2O＋2NaClO===N2↑＋3H2O＋2NaCl或CO(NH2)2＋2NaOH＋3NaClO===Na2CO3＋N2↑＋3NaCl＋3H2O__，故分液漏斗中的溶液是__B__(填字母)。‎ A．CO(NH2)2溶液 B．NaOH和NaClO溶液 ‎③充分反应后，加热蒸馏A内的溶液，收集108～114 ℃馏分，即可得到水合肼的粗产品。‎ 实验三：测定馏分中水合肼含量。‎ ‎(4)称取馏分‎5.0 g，加入适量NaHCO3固体，加水配成250 mL溶液，移出25.00 mL置于锥形瓶中，并滴加2～3滴淀粉溶液，用0.10 mol·L－1的I2标准溶液滴定。滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右(已知：N2H4·H2O＋2I2===N2↑＋4HI＋H2O)。‎ ‎①滴定时，碘标准溶液盛放在__酸式__(填“酸式”或“碱式”)滴定管中；本实验滴定终点的现象为__当滴入最后一滴I2标准溶液，锥形瓶里溶液出现蓝色且半分钟内不消失__。‎ ‎②实验测得消耗I2溶液的平均值为18.00 mL，馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为__9%__。‎ 解析 (1)配制一定溶质质量分数的溶液时，用托盘天平称量溶质质量，在烧杯中加一定量的水溶解，并用玻璃棒搅拌，所以需要的仪器有：托盘天平、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管。(3)②由题中信息可知，如果分液漏斗中溶液滴入A中速度过快则会导致产品产率降低，同时产生大量氮气，说明NaClO过量时可将N2H4·H2O进一步氧化成N2，而其本身被还原为Cl－；为保证NaClO不过量，应将含NaClO的溶液滴入CO(NH2)2溶液中，故分液漏斗中盛放的溶液为NaOH和NaClO的混合溶液。(4)①碘标准溶液具有氧化性，可以腐蚀橡胶管，所以应盛放在酸式滴定管中。②设馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为a，则：‎ N2H4·H2O ＋ 2I2===N2↑＋4HI＋H2O ‎ ‎50 g　　 2 mol ‎5.0 g‎×a　0.018×0.10×10 mol a＝＝9%。‎ 二　有机物制备的解题思路 有机物的制备是中学化学实验的重要组成部分，以新物质制备为背景的实验题，涉及知识面广、题型多变、思维发散空间大，能很好地考查学生综合运用化学实验基础知识解决实际问题的能力，因而倍受高考命题者的青睐。‎ 解答此类试题的一般思路是：‎ ‎1．确定实验目的。通过分析合成目标产物的有机反应方程式确定反应原理。‎ ‎2．确定实验装置。依据反应物状态及反应条件选择合适的反应容器，并控制合适的反应温度。‎ ‎3．设计除杂方案。根据有机反应中反应物的挥发性及有机副反应较多的特点，分析除杂步骤、试剂及除杂装置。‎ ‎4．产品产率计算。利用有机反应方程式及关系式，结合题给信息考虑损耗，计算产品产率。‎ ‎[例2]乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下：‎ 相对分子质量 沸点/℃‎ 水中溶解性 异戊醇 ‎88‎ ‎0.812 3‎ ‎131‎ 微溶 乙酸 ‎60‎ ‎1.049 2‎ ‎118‎ 溶 乙酸异戊酯 ‎130‎ ‎0.867 0‎ ‎142‎ 难溶 实验步骤：‎ 在A中加入‎4.4 g异戊醇、‎6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片。开始缓慢加热A，回流50 min。反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集140～143 ℃馏分，得乙酸异戊酯‎3.9 g。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)仪器B的名称是__球形冷凝管__。‎ ‎(2)在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是__洗掉大部分硫酸和醋酸__，第二次水洗的主要目的是__洗掉碳酸氢钠__。‎ ‎(3)本实验中加入过量乙酸的目的是__提高醇的转化率__。‎ ‎(4)实验中加入少量无水MgSO4的目的是__干燥__。‎ ‎(5)本实验的产率是__c__(填字母)。‎ a．30%　　　　 b．40%　　　　‎ c．60% 　　　　 d．90%‎ ‎(6)在进行蒸馏操作时，若从‎130 ℃‎便开始收集馏分，会使实验的产率偏__高__(填“高”或“低”)，其原因是__会收集少量未反应的异戊醇__。‎ 解析 (5)n(异戊醇)＝‎4.4 g÷‎88 g·mol－1＝0.05 mol，n(乙酸)＝‎6.0 g÷‎60 g·mol－1＝0.1 mol，所以理论上可生成乙酸异戊酯的质量为0.05 mol×‎130 g·mol－1＝‎6.5 g，所以产率为‎3.9 g÷‎6.5 g×100%＝60%。‎ ‎[例1]实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置如图，相关物质的沸点见附表)。其实验步骤为：‎ 附表　相关物质的沸点(101 kPa)‎ 物质 沸点/℃‎ 物质 沸点/℃‎ 溴 ‎58.8‎ ‎1,2－二氯乙烷 ‎83.5‎ 苯甲醛 ‎179‎ 间溴苯甲醛 ‎229‎ 步骤1：将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2－二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至‎60 ℃‎，缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。‎ 步骤2：将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。‎ 步骤3：经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后过滤。‎ 步骤4：减压蒸馏有机相，收集相应馏分。‎ ‎(1)实验装置中冷凝管的主要作用是______，锥形瓶中的溶液应为______。‎ ‎(2)步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为______。‎ ‎(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的______(填化学式)。‎ ‎(4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是_________________________________。‎ ‎(5)步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止________________________________。‎ ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 ‎(5)‎ 间溴苯甲醛分子中含有—CHO，温度较高时易被氧化，如果没考虑到醛基的化学性质，此处易答错 ‎－2‎ ‎[解析] (1)在有机实验中，冷凝管的主要作用为冷凝回流反应物，以提高原料利用率。反应中有Br2、HBr等气体生成，故可采用NaOH溶液进行尾气处理。(2)无水AlCl3是该反应的催化剂，1,2－二氯乙烷是反应溶剂，反应物是苯甲醛和液溴。(3)Br2易溶于有机溶剂，可用NaHCO3除去。(4)无水MgSO4具有干燥作用。(5)减压蒸馏可降低有机物的沸点，不至于加热时间过长、温度过高而使间溴苯甲醛中的醛基被氧化成羧基。‎ ‎[答案] (1)冷凝回流　NaOH溶液 ‎(2)AlCl3　(3)Br2、HCl　(4)除去有机相中的水 ‎(5)间溴苯甲醛被氧化 ‎1．实验室用下图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。‎ 已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水、微溶于浓KOH溶液，②在0～5 ℃、强碱性溶液中比较稳定，③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解，④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2。‎ ‎(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2，其离子方程式为__2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O__，将制备的Cl2通过装置B可除去__HCl__(填化学式)。‎ ‎(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0～‎5 ℃‎进行，实验中可采取的措施是__缓慢滴加盐酸__、__装置C加冰水浴__。‎ ‎(3)制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为__在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中__。‎ ‎(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L－1 KOH溶液中，__用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，在真空干燥箱中干燥__(实验中须使用的试剂有：饱和KOH溶液，乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱)。‎ ‎1．(2017·北京卷)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：‎ 资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质 化合物 SiCl4‎ TiCl4‎ AlCl3‎ FeCl3‎ MgCl2‎ 沸点/℃‎ ‎58‎ ‎136‎ ‎181(升华)‎ ‎316‎ ‎1 412‎ 熔点/℃‎ ‎－69‎ ‎－25‎ ‎193‎ ‎304‎ ‎714‎ 在TiCl4中的溶解性 互溶 ‎—‎ 微溶 难溶 ‎(1)氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。‎ 已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋175.4 kJ·mol－1‎ ‎2C‎(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220.9 kJ·mol－1‎ ‎①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：　TiO2(s)＋2Cl2(g)＋‎ ‎2C‎(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH＝ －45.5 kJ·mol－1　。‎ ‎②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH__＞__0(填“>”“<”或“＝”)，判断依据：__随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应是吸热反应__。‎ ‎③氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液__。‎ ‎④氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有__MgCl2、AlCl3、FeCl3__。‎ ‎(2)精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下。‎ 物质a是__SiCl4__，T2应控制在__高于136_℃，低于181_℃__。‎ 解析 (1)①将已知的两个热化学方程式相加，即可得出答案。②观察图像可知，随着温度的升高，CO的含量增大，说明平衡向生成CO的方向移动，所以生成CO的反应是吸热反应，ΔH＞0。④在室温下，TiCl4、SiCl4为液态，AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶，所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2，但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶，故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出，说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质，结合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在‎136 ℃‎以上、‎181 ℃‎以下，确保TiCl4被蒸出，同时AlCl3等杂质不被蒸出。‎ ‎2．(2016·浙江卷)无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2，装置如图1，主要步骤如下：‎ 图1　　　　　　　　　图2‎ 步骤1　三颈瓶中装入‎10 g镁屑和150 mL无水乙醚；装置B中加入15 mL液溴。‎ 步骤2　缓慢通入干燥的氮气，直至溴完全导入三颈瓶中。‎ 步骤3　反应完毕后恢复至常温，过滤，滤液转移至另一干燥的烧瓶中，冷却至‎0 ℃‎，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。‎ 步骤4　室温下用苯溶解粗品，冷却至‎0 ℃‎，析出晶体，过滤，洗涤得三乙醚合溴化镁，加热至‎160 ℃‎分解得无水MgBr2产品。‎ 已知：①Mg与Br2反应剧烈放热；MgBr2具有强吸水性；‎ ‎②MgBr2＋‎3C2H5OC2H5??MgBr2·‎3C2H5OC2H5。‎ 请回答：‎ ‎(1)仪器A的名称是__干燥管__。实验中不能用干燥空气代替干燥N2，原因是__防止镁屑与氧气反应，生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应__。‎ ‎(2)如将装置B改为装置C(图2)，可能会导致的后果是__会将液溴快速压入三颈瓶，反应过快大量放热而存在安全隐患__。‎ ‎(3)步骤3中，第一次过滤除去的物质是__镁屑__。‎ ‎(4)有关步骤4的说法，正确的是__BD__(填字母)。‎ A．可用95%的乙醇代替苯溶解粗品 B．洗涤晶体可选用‎0 ℃‎的苯 C．加热至‎160 ℃‎的主要目的是除去苯 D．该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴 ‎(5)为测定产品的纯度，可用EDTA(简写为Y4－)标准溶液滴定，反应的离子方程式：‎ Mg2＋＋Y4－===MgY2－‎ ‎①滴定前润洗滴定管的操作方法是__从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下部放出，重复2～3次__。‎ ‎②测定前，先称取0.250 ‎0 g无水MgBr2产品，溶解后，用0.050 0 mol·L－1的EDTA标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液26.50 mL，则测得无水MgBr2产品的纯度是__97.5%__(以质量分数表示)。‎ 解析 (1)装置图中仪器A为干燥管；镁有很强的金属活性，极易与O2反应生成MgO，MgO沉积在表面会阻止镁与溴的反应，所以不能用空气代替N2。(4)95%乙醇中含有的水会造成产物的分解，加热的主要目的是使三乙醚合溴化镁分解得到无水溴化镁，所以A、C项不正确；步骤4的目的是除去乙醚和可能残留的溴，所以应以苯作为洗涤剂洗涤，B、D项正确。‎ 课时达标　第39讲 ‎1．二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－‎59 ℃‎，沸点为 ‎11.0 ℃‎‎，易溶于水。工业上用潮湿的KClO3和草酸(H‎2C2O4)在‎60 ℃‎时反应制得。某学生拟用图甲所示的装置模拟制取并收集ClO2。‎ ‎(1)B必须放在冰水浴中控制温度，其原因是__使ClO2充分冷凝，减少挥发__。‎ ‎(2)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知NaClO2饱和溶液在温度低于‎38 ℃‎时析出晶体是NaClO2·3H2O，在温度高于‎38 ℃‎时析出晶体是NaClO2。根据图乙所示的NaClO2溶解度曲线，请补充从NaClO2溶液中制NaClO2晶体的操作步骤：①__蒸发、结晶__；②__趁热(或38_℃以上)过滤__；③洗涤；④干燥。‎ ‎(3)亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图丙所示。‎ ‎①Ⅱ中反应的离子方程式是__2ClO2＋H2O2＋2OH－===2ClO＋O2＋2H2O__。‎ ‎②ClO2是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该反应的化学方程式：__5NaClO2＋4HCl===5NaCl＋4ClO2↑＋2H2O__。‎ ‎③NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液，分别与足量FeSO4溶液反应时，消耗Fe2＋物质的量__相同__(填“相同”“不同”或“无法判断”)。‎ 解析 (1)二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行，所以应该采用冰水浴。(2)从溶液中制取溶质，一般采用蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，为防止析出晶体NaClO2·3H2O，应趁热过滤。‎ ‎2．乳酸亚铁{[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O，Mr＝288}是一种常用的补铁剂，可通过乳酸与碳酸亚铁反应制得：2CH3CH(OH)COOH＋FeCO3＋2H2O―→[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O＋CO2↑。已知FeCO3易被氧化：4FeCO3＋6H2O＋O2===4Fe(OH)3＋4CO2。某兴趣小组用FeCl2(用铁粉和稀盐酸制得)和NH4HCO3制备FeCO3的装置示意图如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)NH4HCO3盛放在装置__C__(填字母)中，该装置中涉及的主要反应的离子方程式：__Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O__。‎ ‎(2)将生成的FeCl2溶液和NH4HCO3溶液混合时的操作是__(待D中导气管处的气体纯净后)关闭活塞3、打开活塞2__。‎ ‎(3)将制得的FeCO3加入到足量乳酸溶液中，再加入少量铁粉，‎75 ℃‎下搅拌反应。铁粉的作用是__防止＋2价的铁元素被氧化__，反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是__加入适量乳酸让铁粉反应完全__。‎ ‎(4)该兴趣小组用KMnO4法测定样品中亚铁含量进而计算产品中乳酸亚铁的质量分数，高锰酸钾标准溶液用__酸式__(填“酸式”或“碱式”)滴定管盛装。下列操作会引起测定结果偏高的是__AD__(填字母)。‎ A．滴定管在盛装高锰酸钾前未润洗 B．滴定过程中，锥形瓶震荡的太剧烈，以致部分液体溅出 C．滴定前读数正确，滴定终点时俯视读数 D．滴定前读数正确，滴定终点时仰视读数 ‎(5)经查阅文献后，该兴趣小组改用铈(Ce)量法测定产品中Fe2＋的含量。取‎2.880 g产品配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，进行必要处理，用0.100 0 mol·L－1 Ce(SO4)2标准溶液滴定至终点，平均消耗Ce(SO4)2 19.70 mL。滴定反应为Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋。则产品中乳酸亚铁的质量分数为__98.50%__。‎ 解析 (5)亚铁离子的物质的量为0.100 0 mol·L－1×19.70×10－‎3 L×5＝0.009 85 mol，乳酸亚铁的质量分数＝×100%＝98.50%。‎ ‎3．乙酰基二茂铁常用作火箭燃料的添加剂、汽油抗爆剂等，由二茂铁合成乙酰基二茂铁的原理如下图所示。已知乙酸酐易水解，乙醚的沸点为‎34.6 ℃‎，乙酰基二茂铁的沸点为‎163 ℃‎，图Ⅱ中的氧化铝是一种扩散剂。实验步骤如下：‎ 步骤①：如图Ⅰ所示，将‎1 g二茂铁与3 mL乙酸酐加入干燥的三颈烧瓶中，在搅拌下慢慢滴加磷酸1 mL，加热回流5 min。‎ 步骤②：将反应液倒入烧杯，加入‎10 g碎冰，在搅拌下缓慢滴加NaHCO3溶液至烧杯中的酸性物质基本耗尽，置于冰水浴中15 min。过滤，烘干，得到乙酰基二茂铁粗品。‎ 步骤③：将粗品溶解在苯中，从图Ⅱ装置的分液漏斗中滴下，再用乙醚淋洗。‎ 步骤④：将其中一段时间的淋洗液收集，并进行操作X，得到纯净的针状晶体乙酰基二茂铁并回收乙醚。‎ ‎(1)步骤①要求无水操作，原因是__乙酸酐易水解__。‎ ‎(2)步骤②中的过滤操作，除烧杯外还必须使用的属于硅酸盐材质的仪器是__漏斗、玻璃棒__。‎ ‎(3)步骤②中不需要测定溶液的pH就可判断烧杯中的酸性物质基本耗尽，依据的现象是__滴加NaHCO3溶液后不再产生气泡__，必须缓慢滴加的理由是__防止产生CO2速率太快，将液体冲出烧杯__。‎ ‎(4)步骤④中操作X的名称是__蒸馏__。‎ ‎(5)步骤③中将粗产品中杂质分离所利用的原理是__不同物质在扩散剂中扩散速率不同__。‎ ‎(6)为确定产品乙酰基二茂铁中是否含有杂质二乙酰基二茂铁()，可以使用的仪器分析方法是__质谱法或核磁共振氢谱__。‎ 解析 (4)由于有机物之间的溶解性大，但沸点相差较大，所以X的操作名称应该是蒸馏。(5)步骤3将粗产品中杂质分离的实验方法为层析法，由于不同物质在扩散剂中扩散的速率不同，据此可以实现分离。(6)由于乙酰基二茂铁和二乙酰基二茂铁的结构不同，相对分子质量不同，但都含有相同的官能团，所以可以使用的仪器分析方法是质谱法或核磁共振氢谱。‎ ‎4．最常见的塑化剂邻苯二甲酸二丁酯可由邻苯二甲酸酐与正丁醇在浓硫酸共热下反应制得，反应的化学方程式及装置图(部分装置省略)如下：‎ 已知：正丁醇的沸点为‎118 ℃‎，纯邻苯二甲酸二丁酯是无色透明、具有芳香气味的油状液体，沸点为‎340 ℃‎，酸性条件下，温度超过‎180 ℃‎时易发生分解。由邻苯二甲酸酐、正丁醇制备邻苯二甲酸二丁酯实验的操作流程如下：‎ ‎①向三颈烧瓶内加入‎30 g(0.2 mol)邻苯二甲酸酐，‎22 g (0.3 mol)正丁醇以及少量浓硫酸。‎ ‎②搅拌，升温至‎105 ℃‎，持续搅拌，反应2小时，保温至反应结束。‎ ‎③冷却至室温，将反应混合物倒出。通过工艺流程中的操作X，得到粗产品。‎ ‎④粗产品用无水硫酸镁处理至澄清→取清液(粗酯)→圆底烧瓶→减压蒸馏，经过处理得到产品‎20.85 g。‎ 请回答以下问题：‎ ‎(1)步骤②中不断从分水器下部分离出产物水的目的是__有利于反应向生成邻苯二甲酸二丁酯的方向移动，提高产率__。判断反应已结束的方法是__分水器中的水位高度基本保持不变时(或冷凝管中不再有液体滴下)__。‎ ‎(2)上述实验可能生成的副产物的结构简式为__CH2===CHCH2CH3(或CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3等)__(填一种即可)。‎ ‎(3)操作X中，应先用5% Na2CO3溶液洗涤粗产品。纯碱溶液浓度不宜过高，更不能使用氢氧化钠；若使用氢氧化钠溶液，对产物有什么影响？__＋2NaOH＋2CH3CH2CH2CH2OH__(用化学方程式表示)。‎ ‎(4)操作X中，分离出产物的操作中必须使用的主要玻璃仪器有__分液漏斗、烧杯__。‎ ‎(5)粗产品提纯流程中采用减压蒸馏的目的是__邻苯二甲酸二丁酯沸点较高，高温蒸馏会造成其分解，减压可使其沸点降低__。‎ ‎(6)本实验中，邻苯二甲酸二丁酯(相对分子质量是278)的产率为__50%__。‎ 解析 (1)水是生成物，不断分离出生成物，使平衡正向移动，可以提高反应物的转化率；分水器中的水位高度基本保持不变时(或冷凝管中不再有液体滴下)，说明反应结束。(2)正丁醇可能发生消去反应生成烯烃，也可能发生分子间脱水反应生成醚等，故实验中副产物的结构简式为CH2===CHCH2CH3、CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3等。(3)若使用氢氧化钠溶液，邻苯二甲酸二丁酯在碱性条件下发生水解反应生成与正丁醇。(4)操作X是将互不相溶的液体进行分离，应采取分液操作，操作中必须使用的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。(5)邻苯二甲酸二丁酯沸点较高，高温蒸馏会造成其分解，减压可使其沸点降低，防止分解。(6)由于正丁醇不足，假设正丁醇完全转化，则邻苯二甲酸二丁酯的理论产量为×‎278 g/mol＝‎41.7 g，故其产率为×100%＝50%。‎