高考化学一轮复习第11章化学综合实验第55讲物质制备型综合实验学案

第55讲物质制备型综合实验1．根据物质性质、反应原理选取实验装置，并能分析仪器的作用等。2．掌握解答物质制备型实验综合题的思维模型。考点一无机物制备1．基于气体制备型综合实验题的审题概览分析制备流程装置排气的目的和方法常用稳定气体(如N2等)或反应产物气体(如SO2等)排尽装置中的空气，以防止空气中的O2、CO2、水蒸气干扰实验控制气体的流速和用量(1)用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。(2)观察气泡，控制气流速度。如图甲，既能干燥气体，又能通过观察产生气泡逸出速率得到N2、H2的体积比约为1∶3的混合气体。(3)平衡气压。如图乙，用长玻璃管平衡气压，防堵塞控制温度的目的和方式(1)控制低温的目的：减少某些反应物、产品分解或挥发，如H2O2、氨水等；防止某物质水解，避免副反应发生等。(2)加热的目的：增大反应速率或使平衡移动，加速溶解等。(3)控制温度的方式：水浴、油浴均匀加热；冰水冷却等。2.解答无机物制备试题的思维流程明确目的原理首先认真审题，明确制备的物质及要求，弄清题目有哪些有用信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理选择仪器试剂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、能否腐蚀仪器、反应是否加热以及温度是否需要控制在一定的范围内等选择化学仪器和试剂连接装置分步操作把上一步骤中的仪器进行组装、连接，按照既定的实验加入反应物进行物质的制备，注意反应条件的控制、副反应的发生、反应产物的提取等提纯物质计算产率把制得的物质进行收集，如有需要，则进一步分离、提纯、称重，并计算产率1．(2024·广州执信中学月考)三氯化氮(NCl3)为黄色油状液体，在弱酸性溶液中稳定，易溶于有机溶剂，在热水中易水解，95℃以上易爆炸，常用作漂白剂和杀菌剂。实验室常用Cl2与铵盐溶液反应制备NCl3，反应装置如图所示(夹持装置略)。(1)若用装置A制取氯气，则A中反应的离子方程式可以是________________(任写一个)。(2)装置C的作用为________________________________________；装置B中冰水浴的作用是__________________________________________；装置B中Cl2与NH4Cl充分反应后，采用____________(填操作名称)得到NCl3的四氯化碳溶液，经一系列操作后，将制得的NCl3保存在(NH4)2SO4溶液中。(3)反应生成的NCl3遇热水易水解，反应液有漂白性，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，写出NCl3水解的化学方程式：__________________。(4)NCl3浓度测定：NCl3的制取是可逆反应，根据反应NCl3＋4HCl=NH4Cl＋3Cl2↑，利用间接碘量法测定氯气的量即可测定NCl3的纯度。实验步骤如下：ⅰ.准确量取30.00mLNCl3的(NH4)2SO4溶液于三颈烧瓶中，加入10mL足量浓盐酸，使用磁力搅拌器搅拌，并鼓入氮气；ⅱ.将混合气通入200mL0.1mol/LKI溶液中，待装置中无色液体变成黄色，停止通氮气(溶液体积变化忽略不计)；ⅲ.量取20.00mL吸收液，加入淀粉指示剂，用0.1mol/LNa2S2O3标准液进行滴定，滴定至终点时消耗Na2S2O3溶液18.00mL。(反应原理为I2＋2Na2S2O3=Na2S4O6＋2NaI)①达到滴定终点的现象为__________________________________。②NCl3的(NH4)2SO4溶液中，NCl3的浓度为____________mol/L。解析：(1)用装置A制取氯气，反应不加热，可以为浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯化锰、水、氯化钾和氯气，故装置A中反应的离子方程式可以是2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋10Cl－＋16H＋=5Cl2↑＋2Mn2＋＋8H2O。(2)三氯化氮易水解且尾气中的氯气有毒，故装置C的作用为防止空气中的水进入装置B并吸收尾气防止污染；反应为放热反应且三氯化氮在热水中易水解，95℃以上易爆炸，故装置B中冰水浴的作用是对装置降温，防止温度过高发生爆炸；装置B中Cl2与NH4Cl充分反应后，三氯化氮易溶于有机溶剂四氯化碳中，静置后分液即可得到NCl3的四氯化碳溶液。(3)NCl3遇热水易水解，反应液有漂白性，结合元素守恒可知，NCl3水解生成次氯酸，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故气体为氨气，NCl3水解的化学方程式为NCl3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))3HClO＋NH3↑。(4)①淀粉遇碘单质变为蓝色，故达到滴定终点的现象为滴入最后半滴Na2S2O3标准液后，溶液蓝色消失且半分钟内不恢复原色。②根据题意可知，涉及的反应为NCl3＋4HCl=NH4Cl＋3Cl2↑、Cl2＋2KI=I2＋2KCl、I2＋2Na2S2O3=Na2S4O6＋2NaI，存在关系：NCl3～3Cl2～3I2～6Na2S2O3，故NCl3的浓度为eq\f(\f(1,6)×0.1mol/L×18.00×10－3L×\f(200mL,20.00mL),30.00×10－3L)＝0.1mol/L。答案：(1)2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋10Cl－＋16H＋=5Cl2↑＋2Mn2＋＋8H2O(答案合理即可)(2)防止空气中的水进入装置B并吸收尾气防止污染对装置降温，防止温度过高发生爆炸分液(3)NCl3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))3HClO＋NH3↑(4)①滴入最后半滴Na2S2O3标准液后，溶液蓝色消失且半分钟内不恢复原色②0.12．(2024·广州天河区高三测试)三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3是钴化合物合成中的重要原料。实验室以CoCl2为原料制备[Co(NH3)6]Cl3的步骤如下：Ⅰ.CoCl2的制备。CoCl2可以通过钴和氯气反应制得，实验室制备纯净CoCl2可用下图实验装置实现(已知：钴单质在300℃以上易被氧气氧化，CoCl2易潮解)。(1)仪器Y的名称为__________________，试剂Z为________________。(2)仪器X中发生反应的化学方程式为__________________________________。(3)装置的连接顺序为A→____________→B(按气流方向，用大写字母表示)，反应开始前应先点燃____________处的酒精灯。Ⅱ.三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备。反应原理为2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O(4)水浴温度为60℃的原因是____________________________________。(5)加入浓盐酸，析出产品的离子方程式为________________________________。Ⅲ.测定[Co(NH3)6]Cl3中钴的含量。(6)原理：利用Co3＋将KI氧化成I2，Co3＋被还原为Co2＋。用淀粉溶液作为指示剂，0.015mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))转化为S4Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(6))。若称取样品的质量为0.27g，滴定I2时，达到滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液的平均体积为54.00mL。滴定终点的现象为___________________________________，该样品中钴元素的质量分数为________。答案：(1)直形冷凝管碱石灰(2)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)E→C→DA(4)保证较大的反应速率，同时也可以减少氨的挥发(或H2O2的分解)(5)[Co(NH3)6]3＋＋3Cl－=[Co(NH3)6]Cl3↓(6)滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液后，溶液蓝色消失且半分钟内不恢复原色17.7%考点二有机化合物制备1．基于有机化合物制备型综合实验题的考查概览分析制备流程熟悉典型装置依据有机反应特点作答(1)有机化合物易挥发，反应中通常采用冷凝回流装置，以提高原料的利用率和产物的产率。(2)有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常使价廉的反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生注意事项(1)温度计水银球的位置：若要控制反应温度，则应插入反应液中；若要收集某温度下的馏分，则应放在蒸馏烧瓶支管口处。(2)冷凝管的选择：球形冷凝管一般用于冷凝回流，直形冷凝管一般用于冷凝收集馏分。(3)冷凝管的进出水方向：下进上出。(4)加热方法的选择：酒精灯加热、水浴加热。(5)防暴沸：加沸石或碎瓷片，防止液体暴沸，若开始忘加，则需冷却后补加2.有机化合物制备实验题的解题流程根据题给信息，初步判定物质性质有机化合物制备实验题通常会以表格的形式给出信息，表格中的数据主要是有机化合物的密度、沸点、在水中的溶解性等，在分析这些数据时要多进行横向和纵向比较，密度主要是与水比较，沸点主要是表中各物质的比较，溶解性主要是判断溶还是不溶。根据这些数据可准确选择分离、提纯的方法注意仪器名称和作用所给的装置图中有一些不常见的仪器，要明确这些仪器的作用关注有机反应条件大多数有机反应副反应较多，且为可逆反应，因此设计有机化合物制备实验方案时，要注意控制反应条件，尽可能选择步骤少、副产物少的反应；由于副产物多，因此需要进行除杂、净化。另外，若为两种有机化合物参加的可逆反应，应考虑多加一些价廉的有机化合物，以提高另一种有机化合物的转化率和生成物的产率1．(2024·梅州高三月考)环己酮是重要化工原料，是制造尼龙的主要中间体，也是重要的工业溶剂，实验室利用如下反应原理和实验装置制备环己酮(夹持、加热装置略，C1、C2处有仪器未画出)：环己醇、环己酮和饱和食盐水的部分物理性质见下表(括号中的数据表示该有机化合物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点)。物质密度/(g/cm3)沸点/℃部分性质环己醇0.90161.1(97.8)能溶于水，具有还原性，易被氧化环己酮0.88155.6(95)微溶于水，遇氧化剂易发生开环反应饱和食盐水1.33108.0—实验步骤：Ⅰ.实验中通过装置B将酸性Na2Cr2O7溶液分批滴入盛有30mL环己醇的装置A中，加入第一批Na2Cr2O7溶液后，待反应物的橙红色消失后再加入第二批……依次进行下去，直至反应结束，控制反应温度在55～65℃。反应结束后，向反应液中加入适量的草酸。Ⅱ.反应完成后，加入适量水，蒸馏，收集95～100℃的馏分，得到主要含环己酮粗品和水的混合物。Ⅲ.进一步分离提纯得到精环己酮18.0g。(1)实验装置中C1处应放置的仪器名称为____________。(2)用蒸馏不能分离环己酮和水的原因是___________________________。(3)实验过程中Na2Cr2O7溶液分批加入的原因是___________________________。(4)步骤Ⅰ加入适量草酸是为了将剩余的Na2Cr2O7完全反应，草酸与Na2Cr2O7的物质的量之比为____________时恰好完全反应。(5)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作：a．蒸馏，收集151～156℃馏分，得到精品b．过滤c.在收集到的粗品中加NaCl固体至饱和，静置，分液d．加入无水MgSO4固体，除去有机化合物中少量的水分上述操作的正确顺序是____________(填序号)。上述操作c中，加入NaCl固体的作用是_______________________________________________。(6)环己酮的产率为______________(结果保留整数)。解析：(1)该实验需要收集不同馏分的液体，需用到温度计测量蒸气温度，因此实验装置中C1处应放置的仪器名称为温度计。(2)由题表信息可知，环己酮与水形成的具有固定组成的混合物的沸点为95℃，用蒸馏不能分离环己酮和水的原因是环己酮会和水形成具有固定组成的混合物一起蒸出。(3)环己酮遇氧化剂易发生开环反应，Na2Cr2O7是强氧化剂，过量时会引发副反应。(4)草酸与Na2Cr2O7反应中，碳元素化合价由＋3价变为＋4价、铬元素化合价由＋6价变为＋3价，根据得失电子守恒可知，草酸与Na2Cr2O7的物质的量之比为3∶1时恰好完全反应。(5)环己酮会和水形成具有固定组成的混合物一起蒸出，环己酮的提纯操作过程为：在收集到的粗品中加NaCl固体至饱和(降低环己酮的溶解度利于其分层)，静置，分液(分离出有机相)；加入无水MgSO4固体，除去有机化合物中的少量水分(防止形成混合物一起蒸出)；过滤(除去干燥剂)；蒸馏，收集151～156℃馏分，得到精品，故操作顺序为cdba。操作c中，加入NaCl固体的作用是降低环己酮在水中的溶解度，减少产物损失且可增加水层密度，有利于分层。(6)30mL环己醇的物质的量为eq\f(30mL×0.90g/mL,100g/mol)＝0.27mol，则理论生成0.27mol环己酮，环己酮的产率为eq\f(18.0g,0.27mol×98g/mol)×100%≈68%。答案：(1)温度计(2)环己酮会和水形成具有固定组成的混合物一起蒸出(3)避免氧化剂Na2Cr2O7溶液滴加过快而加剧了环己酮的开环反应(4)3∶1(5)cdba降低环己酮在水中的溶解度，减少产物损失且可增加水层密度，有利于分层(6)68%2．(2024·清远高三质检)苯硫酚(C6H5—SH)是一种局部麻醉剂。某小组拟制备苯硫酚并探究其性质，已知相关物质的部分信息见下表。物质化学式相对分子质量熔点/℃沸点/℃相对密度溶解性苯硫酚C6H5SH110－14.8169.51.07难溶于水苯磺酰氯C6H5ClO2S176.514.52511.38难溶于水操作步骤：①向三口烧瓶中加入72g冰和13mL浓硫酸；②再向三口烧瓶中慢慢加入6g苯磺酰氯，尽快地分次加入12g锌粉，继续反应1～15h，温度保持在－5℃左右，如图1；③撤去水浴B，微热三口烧瓶，并保持一定的回流，反应平稳后，再加热4～7h；④将反应后的混合液进行水蒸气蒸馏，分离出苯硫酚，如图2；⑤加入氯化钙，经操作X得粗品3.59g，再进行蒸馏，收集馏分，得纯品3.40g。回答下列问题。(1)仪器A的名称是____________。(2)已知：在水中加入盐，水的沸点会升高，凝固点会降低。水浴B应选择____________(填字母)。a．冰盐水浴b．冷水浴c．热水浴(3)在水蒸气蒸馏中(如图2)，导管1的作用是__________，冷凝管中冷却水从________(填“a”或“b”，下同)口进________口出。(4)步骤⑤中操作X是________。蒸馏，收集馏分时温度计的读数为________℃。(5)本实验中，苯硫酚的产率约为________%(保留整数)。(6)取少量苯硫酚产品于酸性KMnO4溶液中，振荡，溶液褪色，说明苯硫酚具有____________(填“氧化”或“还原”)性。解析：(1)根据仪器的构造可知，仪器A的名称是恒压滴液漏斗。(2)反应温度保持在－5℃左右，在水中加入盐，水的沸点会升高，凝固点会降低，故水浴B选择冰盐水浴。(3)蒸馏过程中装置中易发生堵塞，导管1可以平衡烧瓶内压强，避免烧瓶内气压过大，发生危险；冷凝采取逆流原理，故冷凝管中冷却水从b口进a口出，充分冷凝蒸气。(4)步骤⑤中加入氯化钙吸水，然后过滤除去，苯硫酚的沸点为169.5℃，蒸馏，收集馏分时温度计的读数为169.5℃。(5)由C6H5ClO2S～C6H5SH可知，苯硫酚的理论产量为eq\f(6,176.5)×110g≈3.74g，实际得纯品3.40g，故苯硫酚的产率为eq\f(3.40g,3.74g)×100%≈91%。(6)溶液褪色，说明苯硫酚被酸性高锰酸钾溶液氧化，苯硫酚具有还原性。答案：(1)恒压滴液漏斗(2)a(3)平衡气压，避免烧瓶内气压过大，发生危险ba(4)过滤169.5(5)91(6)还原1．(2023·高考新课标卷)实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下：相关信息列表如下：物质性状熔点/℃沸点/℃溶解性安息香白色固体133344难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙酸二苯乙二酮淡黄色固体95347不溶于水，溶于乙醇、苯、乙酸冰乙酸无色液体17118与水、乙醇互溶装置示意图如右图所示，实验步骤如下：①在圆底烧瓶中加入10mL冰乙酸、5mL水及9.0gFeCl3·6H2O，边搅拌边加热，至固体全部溶解。②停止加热，待沸腾平息后加入2.0g安息香，加热回流45～60min。③加入50mL水，煮沸后冷却，有黄色固体析出。④过滤，并用冷水洗涤固体3次，得到粗品。⑤粗品用75%的乙醇重结晶，干燥后得淡黄色结晶1.6g。回答下列问题：(1)仪器A中应加入________(填“水”或“油”)作为热传导介质。(2)仪器B的名称是____________；冷却水应从________(填“a”或“b”)口通入。(3)实验步骤②中，安息香必须待沸腾平息后方可加入，其主要目的是________________________________________________________________。(4)在本实验中，FeCl3为氧化剂且过量，其还原产物为________。某同学尝试改进本实验：采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行？简述判断理由：___________________________________。(5)本实验步骤①～③在乙酸体系中进行，乙酸除作溶剂外，另一主要作用是防止_________________________________________________________。(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量____________洗涤的方法除去(填标号)。若要得到更高纯度的产品，可用重结晶的方法进一步提纯。a．热水b．乙酸c．冷水d．乙醇(7)本实验的产率最接近于_____________________________(填标号)。a．85%b．80%c．75%d．70%解析：(1)水浴加热的温度范围为0～100℃，油浴加热的温度范围为100～260℃，安息香的熔点为133℃，故采用油浴加热。(2)仪器B的名称为球形冷凝管，冷却水应从下口进上口出。(3)在液体沸腾时加入固体会引起暴沸，由安息香熔点可知其室温下为固体，故待沸腾平息后加入安息香的目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。(4)FeCl3作为氧化剂，安息香和FeCl3反应生成二苯乙二酮，FeCl3被还原为FeCl2。(5)FeCl3易水解，乙酸还可以防止Fe3＋水解。(6)安息香难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙酸，二苯乙二酮不溶于水，溶于乙醇、苯、乙酸，因此粗品中少量的安息香可用少量热水洗涤的方法除去。(7)该实验的理论产量为2.0g×eq\f(210,212)≈2g，实际产量是1.6g，因此本实验的产率为eq\f(1.6g,2g)×100%＝80%。答案：(1)油(2)球形冷凝管a(3)防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸(4)FeCl2可行，空气中的氧气可将生成的FeCl2氧化为FeCl3继续参与反应(5)FeCl3水解(6)a(7)b2．(2022·新高考山东卷)实验室利用FeCl2·4H2O和亚硫酰氯(SOCl2)制备无水FeCl2的装置如下图所示(加热及夹持装置略)。已知SOCl2沸点为76℃，遇水极易反应生成两种酸性气体。回答下列问题。(1)实验开始时先通N2，一段时间后，再加热装置________(填“a”或“b”)。装置b内发生反应的化学方程式为__________________________________。装置c、d共同起到的作用是________________________________________。(2)现有含少量杂质的FeCl2·nH2O，为测定n值进行了如下实验。实验Ⅰ：称取m1g样品，用足量稀硫酸溶解后，用cmol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2＋达终点时消耗VmL(滴定过程中Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))转化为Cr3＋，Cl－不反应)。实验Ⅱ：另取m1g样品，利用上述装置与足量SOCl2反应后，样品质量变为m2g。n＝________________；下列情况会导致n的测量值偏小的是________(填字母)。A．样品中含少量FeO杂质B．样品与SOCl2反应时失水不充分C．实验Ⅰ中，称重后样品发生了潮解D．滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成(3)用上述装置，根据反应TiO2＋CCl4eq\o(=,\s\up7(△))TiCl4＋CO2制备TiCl4。已知TiCl4与CCl4分子结构相似，与CCl4互溶，但极易水解。选择合适的仪器并组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4的混合物进行蒸馏提纯(加热及夹持装置略)，安装顺序为①⑨⑧________(填序号)，先蒸馏出的物质为________。解析：SOCl2与H2O反应生成两种酸性气体，FeCl2·4H2O与SOCl2制备无水FeCl2的反应原理为SOCl2吸收FeCl2·4H2O受热失去的结晶水生成SO2和HCl，HCl可抑制FeCl2的水解，从而制得无水FeCl2。(1)实验开始时先通N2，排尽装置内的空气，一段时间后，先加热装置a，使产生的SOCl2气体充满装置b后再加热装置b，装置b中发生反应的化学方程式为FeCl2·4H2O＋4SOCl2eq\o(=,\s\up7(△))FeCl2＋4SO2↑＋8HCl↑，装置c、d共同起到的作用是冷凝回流SOCl2。(2)滴定过程中Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被还原成Cr3＋，反应的离子方程式为6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，m1g样品中n(FeCl2)＝6n(Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7)))＝6cV×10－3mol；m1g样品中结晶水的质量为(m1－m2)g，结晶水的物质的量为eq\f(m1－m2,18)mol；n(FeCl2)∶n(H2O)＝1∶n＝(6cV×10－3mol)∶eq\f(m1－m2,18)mol，解得n＝eq\f(1000(m1－m2),108cV)。A．样品中含少量FeO杂质，FeO溶于稀硫酸后生成Fe2＋，由于FeO的摩尔质量小于FeCl2·nH2O的摩尔质量，导致消耗K2Cr2O7溶液的体积V偏大，使n的测量值偏小，A项符合题意；B．样品与SOCl2反应时失水不充分，导致m2偏大，使n的测量值偏小，B项符合题意；C．实验Ⅰ称重后，样品发生了潮解，样品的质量不变，消耗K2Cr2O7溶液的体积V不变，n的测量值不变，C项不符合题意；D．滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成，导致读取K2Cr2O7溶液的体积V偏小，使n的测量值偏大，D项不符合题意。(3)对TiCl4、CCl4的混合物进行蒸馏提纯，按由下而上、从左到右的顺序组装蒸馏装置，安装顺序为①⑨⑧，然后连接冷凝管，蒸馏装置中应选择直形冷凝管⑥，接着连接尾接管⑩，TiCl4极易水解，为防止外界水蒸气进入，用③接收，然后连接球形干燥管⑤，故安装顺序为①⑨⑧⑥⑩③⑤；由于TiCl4、CCl4分子结构相似，TiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，TiCl4分子间的范德华力较大，TiCl4的沸点高于CCl4的沸点，故先蒸馏出的物质为CCl4。答案：(1)aFeCl2·4H2O＋4SOCl2eq\o(=,\s\up7(△))FeCl2＋4SO2↑＋8HCl↑冷凝回流SOCl2(2)eq\f(1000(m1－m2),108cV)AB(3)⑥⑩③⑤CCl4课时跟踪练1．MnSO4·H2O是一种易溶于水的微红色斜方晶体，实验室用SO2还原MnO2制备MnSO4。甲同学设计如下图所示的装置制备硫酸锰。请回答下列有关问题：(1)仪器组装好后首先进行的操作是___________________________________。(2)装置B中的试剂为__________，装置E的作用为________________________。(3)装置D中发生反应的化学方程式为__________________________________。要从装置D中获得纯净的MnSO4·H2O，应在观察到_______________________________________________现象时停止通入SO2。(4)装置D中水浴温度应控制在80℃左右，温度不能过高的原因是____________________________________________________________________。(5)乙同学认为甲同学的设计过于复杂，设计了下图装置制备硫酸锰：简述该装置的优点：________________________________________(填写两点)。解析：(1)仪器组装好后首先进行的操作是检查装置的气密性。(2)浓盐酸和亚硫酸钠反应生成的二氧化硫气体中含有杂质气体氯化氢，装置B中盛放饱和NaHSO3溶液除去二氧化硫中的氯化氢，装置E用于吸收尾气(SO2)。(3)装置D中二氧化硫与二氧化锰反应生成MnSO4，要获得纯净的MnSO4·H2O，应该在观察到三颈烧瓶中黑色粉末完全消失时停止通入SO2。(4)装置D中水浴温度应控制在80℃左右，温度过高时气体的溶解度减小，不利于制备硫酸锰晶体。(5)浓硫酸和亚硫酸钠反应生成的二氧化硫气体不含杂质气体，直接通入三颈烧瓶中与二氧化锰反应生成MnSO4，同时设计有多孔球泡，吸收SO2更充分。答案：(1)检查装置的气密性(2)饱和NaHSO3溶液吸收SO2(3)MnO2＋SO2=MnSO4三颈烧瓶中黑色粉末完全消失(4)温度过高时，SO2在水中的溶解度减小，不利于制备硫酸锰晶体(5)操作简单，有多孔球泡，吸收SO2更充分(答案合理即可)2．磺酰氯(SO2Cl2)是一种重要的有机合成试剂，实验室可利用SO2与Cl2在活性炭作用下反应制取少量的SO2Cl2，装置如下图所示(部分夹持装置省略)。已知SO2Cl2的熔点为－54.1℃，沸点为69.1℃，遇水能发生剧烈的水解反应，并产生白雾。回答下列问题。(1)装置甲可以用于实验室制SO2，下列试剂组合合适的是________(填字母)。A．18.4mol·L－1的硫酸和CuB．10mol·L－1的硝酸和Na2SO3固体C．70%的硫酸和Na2SO3固体装置庚中发生反应的离子方程式为_____________________________________。(2)导管a的作用是______________________________________________。仪器b盛放的试剂为______________。装置乙和丁中可以使用同一种试剂，该试剂为_________________________________________________________。(3)控制反应过程中装置丙中进气速率的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________。实验结束时，关闭分液漏斗活塞和止水夹k，此时装置戊的作用是____________________________________________________________________。(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解，也能制得磺酰氯与另外一种物质，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)若反应中消耗氯气的体积为896mL(已转化为标准状况，SO2足量)，最后得到3.3g纯净的磺酰氯，则磺酰氯的产率为________________(保留三位有效数字)。解析：(1)A．18.4mol·L－1的硫酸和Cu混合，不加热时，反应不能发生，故A错误；B．10mol·L－1的硝酸和Na2SO3固体混合，硝酸会将Na2SO3氧化为Na2SO4，没有SO2生成，故B错误；C．70%的硫酸和Na2SO3固体混合后发生复分解反应生成SO2气体，故C正确。装置庚中，KMnO4与浓盐酸反应生成MnCl2、Cl2和H2O，离子方程式为2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(2)导管a可调节分液漏斗内外压强相等，所以其作用是平衡分液漏斗内外压强，便于浓盐酸顺利流下；仪器b的作用是吸收SO2和Cl2，同时防止空气中的水蒸气进入，所以盛放的试剂为碱石灰；装置乙和丁中可以使用同一种试剂，该试剂能同时干燥SO2和Cl2，应为浓硫酸。(3)可通过观察装置乙、丁中气泡的生成速率来控制装置甲、庚中分液漏斗中液体的滴加速率；实验结束时，关闭分液漏斗活塞和止水夹k，此时生成的Cl2进入装置戊中，装置戊的作用是平衡压强，贮存少量氯气。(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解，也能制得磺酰氯与另外一种物质，由元素守恒可确定另一种物质为H2SO4，该反应的化学方程式为2ClSO3Heq\o(=,\s\up7(△))SO2Cl2＋H2SO4。(5)n(Cl2)＝eq\f(896mL,22400mL·mol－1)＝0.04mol，故理论上可得到0.04molSO2Cl2，质量为0.04mol×135g·mol－1＝5.4g，故磺酰氯的产率为eq\f(3.3g,5.4g)×100%≈61.1%。答案：(1)C2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O(2)平衡分液漏斗内外压强，便于浓盐酸顺利流下碱石灰浓硫酸(3)通过观察装置乙、丁中气泡的生成速率来控制装置甲、庚中分液漏斗中液体的滴加速率平衡压强，贮存少量氯气(4)2ClSO3Heq\o(=,\s\up7(△))SO2Cl2＋H2SO4(5)61.1%3．(2023·新高考辽宁卷)2-噻吩乙醇(Mr＝128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体，其制备方法如下：Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300mL液体A和4.60g金属钠，加热至钠熔化后，盖紧塞子，振荡至大量微小钠珠出现。Ⅱ.制噻吩钠。降温至10℃，加入25mL噻吩，反应至钠砂消失。Ⅲ.制噻吩乙醇钠。降温至－10℃，加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液，反应30min。Ⅳ.水解。恢复室温，加入70mL水，搅拌30min；加盐酸调pH至4～6，继续反应2h，分液；用水洗涤有机相，二次分液。Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后，得到产品17.92g。回答下列问题：(1)步骤Ⅰ中液体A可以选择________。a．乙醇b．水c．甲苯d．液氨(2)噻吩沸点低于吡咯()的原因是_______________________________。(3)步骤Ⅱ的化学方程式为___________________________________。(4)步骤Ⅲ中反应放热，为防止温度过高引发副反应，加入环氧乙烷溶液的方法是_____________________________________________________________。(5)步骤Ⅳ中用盐酸调节pH的目的是___________________________________。(6)下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是________________________________(填名称)；无水MgSO4的作用为________________________________。(7)产品的产率为________(用Na计算，精确至0.1%)。解析：(1)该实验条件下，乙醇、水、液氨均会与Na反应，而步骤Ⅰ的目的是熔化钠，故液体A应选甲苯。(2)吡咯分子中含有—NH—，分子间可形成氢键，而噻吩分子间只有范德华力，故噻吩沸点低于吡咯。(3)根据题目信息及原子守恒可知，步骤Ⅱ中噻吩和Na反应生成噻吩钠和H2：2＋2Na→2＋H2↑。(4)为防止温度过高引发副反应，应控制投料量和投料速度，可分批、多次加入试剂。(5)2-噻吩乙醇钠水解产生2-噻吩乙醇和NaOH，用盐酸调节pH可中和NaOH，促进水解平衡正向移动，使水解进行更彻底。(6)步骤Ⅴ涉及的操作有过滤、蒸馏，过滤需用到漏斗、玻璃棒、烧杯，蒸馏装置(夹持、加热仪器略去)是，故无需使用的仪器是球形冷凝管、分液漏斗。无水MgSO4的作用为作为吸水剂，除去产品中的水分。(7)由反应关系可知，1mol钠～1mol2-噻吩乙醇，4.60gNa的物质的量是0.2mol，故2-噻吩乙醇的理论产量为0.2mol×128g·mol－1＝25.6g，而实际产量为17.92g，故产品的产率为eq\f(17.92g,25.6g)×100%＝70.0%。答案：(1)c(2)吡咯分子中含有—NH—，分子间可形成氢键(3)2＋2Na→2＋H2↑(4)分批、多次加入(5)与2-噻吩乙醇钠水解产生的OH－反应，使水解更彻底(6)球形冷凝管、分液漏斗吸收水分(7)70.0%4．(2024·湛江一中月考)糠酸(熔点为133℃，沸点为231℃，在热水中溶解度较大，微溶于冷水)和糠醇(熔点为－29℃，沸点为171℃)均为重要的化工中间体，工业上可利用糠醛(沸点为161.7℃，易被氧化)发生歧化反应制取这两种物质(该反应为强放热反应)，反应原理和实验装置如下：实验步骤：步骤1：向三颈烧瓶中加入8.2mL(约0.2mol)新蒸馏的糠醛，通过仪器A向三颈烧瓶中缓慢滴加8mL33%的NaOH溶液。搅拌并保持反应温度为8～12℃，回流20min，得到粗产品。步骤2：将粗产品倒入盛有10mL水的烧杯中，然后将液体转移至分液漏斗中，用乙醚萃取4次，分液得到水层和醚层。步骤3：向水层中分批滴加25%的盐酸，调至溶液的pH＝3，冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤，得到糠酸粗品；向醚层中加入无水碳酸钾干燥，过滤除掉碳酸钾后，分离乙醚(乙醚的沸点为34.6℃)和糠醇。回答下列问题：(1)仪器A的名称为____________。与直形冷凝管相比，使用仪器B的优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该反应必须严格控制反应温度为8～12℃，实验中控制温度的措施为________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)步骤3中分离乙醚和糠醇的实验操作为____________________。(4)步骤3中洗涤粗糠酸用冷水的原因是_____________________。进一步将粗糠酸提纯，应采用的方法是________________。(5)取1.120g提纯后的糠酸样品，配成100mL溶液，准确量取20.00mL于锥形瓶中，加入几滴酚酞溶液，用0.0800mol·L－1NaOH标准溶液滴定，平行滴定三次，平均消耗NaOH标准溶液24.80mL。糠酸的纯度为____________。该中和滴定实验中，若其他实验操作均正确，则下列实验操作造成测得的糠酸的纯度比实际偏低的是________(填字母)。A．碱式滴定管用蒸馏水洗净后，未用NaOH标准溶液润洗B．指示剂酚酞溶液滴加过多(酚酞是一种弱酸)C．锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后，再用配制好的糠酸样品溶液润洗2～3次，将润洗液倒掉，再装入20.00mL糠酸样品溶液，进行中和滴定D．滴定前仰视碱式滴定管液面读数，滴定后俯视碱式滴定管液面读数解析：(1)仪器A的名称为恒压滴液漏斗；仪器B中内管与冷却水的接触面积更大，冷凝效果更好。(2)实验中控制反应温度为8～12℃的措施是缓慢滴加NaOH溶液，采用冰水浴给反应装置降温。(3)乙醚和糠醇互溶，且沸点不同，所以可采用蒸馏的方式分离混合物。(4)糠酸在冷水中的溶解度小，因此用冷水洗涤糠酸，可降低因溶解而造成的损失。将不纯的固体进一步提纯，应采用的方法是重结晶。(5)根据题干数据可计算出糠酸的纯度为eq\f(0.0800mol·L－1×0.0248L×\f(100mL,20.00mL)×112g·mol－1,1.120g)×100%＝99.2%。A．未用NaOH标准溶液润洗碱式滴定管，则滴定管中的标准溶液浓度变小，滴定时消耗标准溶液的体积偏大，测得的糠酸的纯度比实际偏高；B．指示剂酚酞溶液滴加过多(酚酞是一种弱酸)，则消耗NaOH标准溶液的体积偏大，测得的糠酸的纯度比实际偏高；C．锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后，再用配制好的糠酸样品溶液润洗2～3次，将润洗液倒掉，再装入20.00mL糠酸样品溶液，进行中和滴定，则锥形瓶中糠酸样品溶液的体积偏大，滴定结束时消耗NaOH标准溶液的体积偏大，测得的糠酸的纯度比实际偏高；D．滴定前仰视碱式滴定管液面读数，滴定后俯视碱式滴定管液面读数，则二次读数之差偏小，造成消耗NaOH标准溶液的体积读数偏小，测得的糠酸的纯度比实际偏低。答案：(1)恒压滴液漏斗内管与冷却水的接触面积更大，冷凝效果更好(2)缓慢滴加NaOH