高中化学定量研究的方法实验题

环己酮是一种重要的化工原料，实验室常用下列方法制备环己酮

环己醇和环己酮的部分物理性质见下表

物质	相对分子质量	沸点（℃）	密度（g/cm^-3，20℃）	溶解性
环己醇	100	161.1	0.9624	能溶于水和醚
环己酮	98	155.6	0.9478	微溶于水，能溶于醚

现以20mL环己醇与足量的Na₂Cr₂O₇和硫酸的混合液充分反应，制得主要含环己酮和水的粗产品，然后进行分离提纯，分离提纯过程中涉及到的主要步骤有         （未排序）
a、蒸馏，除去乙醚后，收集151℃～156℃馏分
b、水层用乙醚（乙醚沸点34.6℃，易燃烧）萃取，萃取液并入有机层
c、过滤
d、往液体中加入NaCl固体至饱和，静置，分液
e、加入无水MgSO₄固体，除去有机物中少量水
（1）上述分离提纯步骤的正确顺序是         （填字母）
（2）以下关于萃取分液操作的叙述中，不正确的是         

A、水溶液中加入乙醚，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，如图用力振荡
B、振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C、经几次振荡并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层
D、分液时，需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，再打开旋塞待下层液体全部流尽时，再从上口倒出上层液体
（3）蒸馏提纯时，下列装置中温度计位置正确的是      ，可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是

3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广，广泛用于药物合成，还用作食品的着香剂。其相对分子质量为130，常温下为无色液体，沸点181℃，受热温度超过95℃摄氏度时就会分解；易溶于水，与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶；实验室可用以乙酸乙酯和金属钠为原料制备。乙酸乙酯相对分子质量为88，常温下为无色易挥发液体，微溶于水，沸点77℃。
【反应原理】

【实验装置】

【实验步骤】
1．加热反应：向反应装置中加入32 mL（28.5g，0.32mol）乙酸乙酯、少量无水乙醇、1.6 g（0.07mol）切细的金属钠，微热回流1.5~3小时，直至金属钠消失。
2．产物后处理：冷却至室温，卸下冷凝管，将烧瓶浸在冷水浴中，在摇动下缓慢的加入32 mL 30%醋酸水溶液，使反应液分层。用分液漏斗分离出酯层。酯层用5%碳酸钠溶液洗涤，有机层放入干燥的锥形瓶中，加入无水碳酸钾至液体澄清。
3．蒸出未反应的乙酸乙酯：将反应液在常压下蒸馏至100℃。然后改用减压蒸馏，得到产品2.0g。
回答下列问题：
（1）从反应原理看，无水乙醇的作用是      。
（2）反应装置中加干燥管是为了      。两个装置中冷凝管的作用      （填“相同”或“不相同”），冷却水进水口分别为      和      （填图中的字母）。
（3）产物后处理中，滴加稀醋酸的目的是      ，稀醋酸不能加多了，原因是      。用分液漏斗分离出酯层的操作叫      。碳酸钠溶液洗涤的目的是      。加碳酸钾的目的是      。
（4）采用减压蒸馏的原因是      。
（5）本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是      (填正确答案标号)。

A．10％

B．22％

C．19％

D．40％

三苯甲醇(C₆H₅)₃C-OH是一种重要的化工原料和医药中间体。实验室合成三苯甲醇的实验装置如图所示。

已知：①过程中生成的中间物质格氏试剂易发生水解反应；
②部分相关物质的沸点如下：

物质	沸点/℃
三苯甲醇	380
乙醚	34.6
溴苯	156.2

③三苯甲醇的相对分子质量为260。
请回答下列问题：
（1）装置中玻璃仪器B的名称为     ；装有无水CaCl₂的仪器A的作用是    。
（2）装置中滴加液体未用普通分液漏斗而用滴液漏斗的作用是            ；制取格氏试剂时要保持温度约为40℃，可以采用          加热方式。
（3）制得的三苯甲醇粗产品中含有乙醚、溴苯、氯化铵等杂质，可以设计如下提纯方案：

其中，操作①的名称是         ；洗涤液最好选用         （填字母序号）。
a．水         b．乙醚         c．乙醇         d．苯
检验产品已经洗涤干净的操作为                                        。
（4）纯度测定：称取2.60 g产品，配成乙醚溶液，加入足量金属钠（乙醚与钠不反应），充分反应后，测得生成的气体在标准状况下的体积为100.80 mL。则产品中三苯甲醇的质量分数为           。

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                              ，
写出a中有关反应化学方程式                                    。
（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l0 mL水、8 mL l0％的NaOH溶液、10 mL水洗涤。其中NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br₂；
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          ；
（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，下列操作中必须的是____________（填入正确选项前的字母）；
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______（填入正确选项前的字母）。
A、25 mL        B、50 mL        C、250 mL      D、509 mL
（5）在最新的家用汽车的调查中发现，新车中气体的质量不符合标准。汽车污染主要来源于汽车配件及材料．它们都会产生大量有毒的有机物气体．其中一种有毒气体的质谱图如图：

①则由图可知该分子的相对分子质量是________。
②若该分子的核磁共振氢谱中有4个吸收峰则有机物的名称为_______。
③其苯环上的一氯代物有________种。

间硝基苯胺(Mr=128)是一种重要的染料中间体。它是一种黄色针状结晶，微溶于水，随温度升高溶解度增大，溶于乙醇、乙醚、甲醇。间硝基苯胺可选用间二硝基苯与碱金属多硫化物进行选择性还原，其反应式如下：

已知：R-NH₂ + H⁺  → R-NH₃⁺
实验步骤：
①在100mL锥形瓶中加入8g结晶硫化钠与30mL水，搅拌溶解。再加入2g硫黄粉，缓缓加热并不断搅拌到硫黄粉全部溶解，冷却后备用。
②在150mL三颈烧瓶中加入4.74g间二硝基苯（Mr=158）与40mL水，安装机械搅拌装置、滴液漏斗和回流冷凝管如图所示，将步骤①配制的多硫化钠溶液加入滴液漏斗。

③加热三颈烧瓶至瓶内微微沸腾，开动搅拌使间二硝基苯与水形成悬浮液。慢慢滴加多硫化钠溶液，滴加完毕后继续搅拌回流30min。移去热源，用冷水浴使反应物迅速冷却到室温后，减压过滤，滤饼洗涤三次。
④在150mL某容器中配制稀盐酸（30mL水加7mL浓盐酸），将上述粗产物转移进该容器，加热并用玻璃棒搅拌，使间硝基苯胺溶解，冷却到室温后减压过滤。
⑤冷却滤液，在搅拌下滴加过量浓氨水到pH=8，滤液中逐渐析出黄色的间硝基苯胺。
⑥冷却到室温后减压过滤，洗涤滤饼到中性，抽干，产物重结晶提纯，在红外灯下干燥，称重，得2.56g。
回答下列问题：
（1）滴液漏斗较普通分液漏斗的优点        ；第④步中配制稀盐酸的容器名称为     。
（2）间二硝基苯和间硝基苯胺都有毒，因此该实验应在      内进行。
（3）在铁和盐酸作用制得初生态氢原子（还原性远强于碱金属多硫化物）也可以将硝基还原为氨基，却未被采用，其可能原因为                    。
（4）第④步用盐酸溶解粗产品，而不用水的原因               。
（5）第③步中滤饼洗涤三次，可选用的洗涤剂为（  ）；第⑥步产物要进行重结晶，可选用的试剂为（  ）。

A．冷水

B．热水

C．乙醚

D．乙醇

（6）第③步中，搅拌使间二硝基苯与水形成悬浮液后再滴加多硫化钠溶液，其原因为                 。
（7）第⑥步中要将滤饼洗涤到中性，检验方法为                。
（8）该反应的产率为      。

(15分)环己酮是重要化工原料，是制造尼龙、己内酰胺和己二酸的主要中间体。实验室常用铬酸氧化环己醇制备，但铬酸较贵且污染环境。某化学兴趣小组尝试用中学化学更常见的次氯酸钠代替铬酸制备环己酮。有关物质信息、实验流程及实验装置图如下：
环己酮为无色或浅黄色透明液体，有强烈的刺激性臭味，密度为0.95 g/mL，熔点为—45 ℃，沸点为155 ℃，溶解度（100 mL H₂O）为2.4 g （31 ℃）。


回答下列问题：
（1）在反应开始的前5min内，为了将体系温度维持在30～35℃，除了用冰水浴冷却外，采取的措施还有           。
（2）加入饱和NaHSO₃溶液时发生的主要反应是             。（用离子方程式表示）；确保加入的饱和NaHSO₃溶液已经足量，可以取少量烧瓶中的液体，加入           （填写应该加入的试剂），若看到            ，则说明NaHSO₃溶液足量。
（3）为将馏出液的pH调至中性，可以加入的试剂是           。

A．稀盐酸

B．无水碳酸钠

C．浓硫酸

D．氢氧化钠固体

（4）调节pH后还需加入精制食盐，其目的是           ，“取有机层”时使用的主要仪器是       （填下图对应的字母）。

(本题共12分)下图是实验室制备1，2—二溴乙烷并进行一系列相关实验的装置（加热及夹持设备已略）。

有关数据列表如下：

请完成下列填空：
36．A中药品为1:3的无水乙醇和浓硫酸混合液，写出制备乙烯的化学反应方程式：__________________。
37．气体发生装置使用连通滴液漏斗的原因_________________________________________。
38．请写出C装置中的离子反应方程式_______________________________________。
39．装置D中品红溶液的作用是__________________________________；
40．反应过程中应用冷水冷却装置E，其主要目的是___________________________；但又不能过度冷却(如用冰水)，其原因是___________________________________________。
41．学生发现反应结束时，无水乙醇消耗量大大超过理论值，其原因是___________________。
42．有学生提出，装置F中可改用足量的四氯化碳液体吸收多余的气体，判断改用四氯化碳液体是否可行______（填“是”或“否”），其原因是__________________________。

(16分)为探究苯与溴的取代反应，甲用如图装置Ⅰ进行如下实验：

将一定量的苯和溴放在烧瓶中，同时加入少量铁屑，3～5 min后发现滴有AgNO₃的锥形瓶中有浅黄色的沉淀生成，即证明苯与溴发生了取代反应．
（1）装置I中①的化学方程式为______________         __________________________，
_____________         ____________________________.
②中离子方程式为__________________________________________________．
（2）①中长导管的作用是________________________________________________．
（3）烧瓶中生成的红褐色油状液滴的成分是__________________________，要想得到纯净的产物，可用_____________________试剂洗涤．洗涤后分离粗产品应使用的仪器是____________________．
（4）乙同学设计如图所示装置Ⅱ，并用下列某些试剂完成该实验．可选用的试剂是：苯；液溴；浓硫酸；氢氧化钠溶液；硝酸银溶液；四氯化碳．
a的作用是__________________________________________________________．
b中的试剂是__________________________________________________________．
比较两套装置，装置Ⅱ的主要优点是_______________________________.

利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:

根据要求填空：
（1）装置A中反应的化学方程式为                          ，当产生336mL气体（标准状况）时，有       mol还原剂被氧化。
（2）B装置有三种功能：①控制气流速度；②_______；③________________。
（3）设V（Cl₂）/V（CH₄）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢,则x的取值范围是______。
（4）D装置中的石棉上均匀附着KI粉末，其作用是_______________________。
（5）E装置的作用是____________（填编号）。
A．收集气体    B．吸收氯气       C．防止倒吸      D．吸收氯化氢
（6）在C装置中，经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式_______________________________。
（7）装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为_______。该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是__________（填编号）。
A．CH₄        
B．CH₃Cl        
C．CH₂Cl₂      
D．CHCl₃     
E．CCl₄

用1－丁醇、溴化钠和较浓H₂SO₄混合物为原料，在实验室制备1－溴丁烷，并检验反应的部分副产物。（已知：NaCl+H₂SO₄(浓)=NaHSO₄+HCl↑）现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请回答下列问题：

（1）仪器A的名称是           。
（2）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1－溴丁烷。写出该反应的化学方程式                                     。
（3）理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1－丁烯、溴化氢等。熄灭A处酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子，打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物。B、C中应盛放的试剂分别是          、           。
（4）在实验过程中，发现A中液体由无色逐渐变成黑色，该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为                                    ，可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管，以免污染空气。
（5）相关有机物的数据如下：

物质	熔点/^0C	沸点/^0C
1－丁醇	-89.5	117.3
1－溴丁烷	-112.4	101.6
丁醚	-95.3	142.4
1－丁烯	-185.3	-6.5

为了进一步精制1－溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭a，打开b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从    （填c或d）处流入，迅速升高温度至      ℃，收集所得馏分。
（6）若实验中所取1－丁醇、NaBr分别为7.4 g、13.0 g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6 g 1－溴丁烷，则1－溴丁烷的产率是           。

(18分)某化学小组采用下图装置，以环己醇制备环己烯：

已知：

	密度（g/cm^3）	熔点（℃）	沸点（℃）	溶解性
环己醇	0.96	25	161	能溶于水
环己烯	0.81	－103	83	难溶于水

已知：温度高于100℃时，原料环己醇易和水形成共沸物一起被蒸出反应体系。
（1）制备粗品
将12.5mL环己醇加入试管A中，再加入1mL浓硫酸，摇匀后放入碎瓷片，缓慢加热至反应完全，在试管C内得到环己烯粗品。
①导管B除了导气外还具有的作用是             。
②加热试管A采用热水浴，而非直接加热。目的是    ，试管C置于冰水浴中的目的是               。
（2）制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等。加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在      层（填“上”或“下”），分液后用     （填入编号）洗涤。
A．KMnO₄溶液    B．稀H₂SO₄    C．Na₂CO₃溶液
②再将环己烯按下图装置蒸馏，冷却水从  口进入（填字母）。

③收集产品时，控制的温度应在               左右，实验制得的环己烯精品质量低于理论产量，可能的原因是      。
A．蒸馏时从70℃开始收集产品
B．环己醇实际用量多了 
C．制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
（3）制环己烯时，由于浓硫酸的强氧化性，还产生少量SO₂、CO₂及水蒸气，该小组用以下试剂检验、SO₂、CO₂及水蒸气，混合气体通过试剂的顺序是        （填序号）
①和Na₂SO₃溶液     ②酸性KMnO₄溶液     ③石灰水  
④无水CuSO₄      ⑤品红溶液

某研究性小组同学在学习相关有机基础知识后，决定试用类似制乙酸乙酯的装置，以环己醇为主要原料制备环己烯。

已知：
（1）制备粗产品：将12.5mL环己醇加入试管A中，再加入1mL浓硫酸，摇匀后放入碎瓷片，缓慢加热至反应完全，在试管C内得到环己烯粗品。请回答有关问题：
①A中碎瓷片的作用是_______________，导管B除了导气外还具有的作用是____________；
②试卷C置于冰水浴中的目的是_______________.
（2）制备精品
①环己烯粗品长含有环己醇和少量酸性杂质等。加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在________层（填“上”或“下”），分液后用_______________(填写编号)洗涤；
A．KMnO₄溶液    B．稀H₂SO₄      C.Na₂CO₃溶液
②再将环己烯按如图装置蒸馏，冷却水从_________口进入(填“g”或“f”)。收集产品时，温度应控制在______℃左右，实验制得的环己烯制品质量低于理论产量，可能的原因是______________________.

(10分)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：

实验步骤：
在A中加入4.4 g的异戊醇、6.0 g的乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片。开始缓慢加热A，回流50min。反应液冷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      。
（2）在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是      ，第二次水洗的主要目的是    。
（3）在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后    （填标号）。
a．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出
d．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出
（4）本实验中加入过量乙酸的目的是      。
（5）实验中加入少量无水MgSO₄的目的是     。
（6）在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是      （填标号）。
（7）本实验的产率是      （填标号）。
a．30℅  b．40℅   c．60℅   d．90℅
（8）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  (填“高”或“低”)， 原因是             。

苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。下面是它的一种实验室合成路线：

制备苯乙酸的装置示意图如下(加热和夹持装置等略)：

已知：苯乙酸的熔点为76.5 ℃，微溶于冷水，溶于乙醇。回答下列问题：
（1）在250 mL三口瓶a中加入70 mL70%硫酸。配制此硫酸时，加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是                          。
（2）将a中的溶液加热至100 ℃，从b中缓缓滴加40 g苯乙腈（）到硫酸溶液中，然后升温至130 ℃继续反应。仪器c的名称是            ，反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸（）粗品。加人冷水的目的是               。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是       (填标号)。
A 分液漏斗 B漏斗 C烧杯 D．直形冷凝管  E．玻璃棒
（3）提纯粗苯乙酸的方法是                       ，最终得到44 g纯品，则苯乙酸（）的产率是        。
（4）用CuCl₂    • 2H₂O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)₂沉淀，并多次用蒸馏水洗涤沉淀，判断沉淀洗干净的实验操作和现象是                                     。
（5）将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu(OH)₂搅拌30min，过滤，滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体，混合溶剂中乙醇的作用是             。

某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置（如图），以环己醇制备环己烯。
已知： ；

反应物和生成物的物理性质如下表：

	密度（g/cm^3）	熔点（℃）	沸点（℃）	溶解性
环已醇	0.96	25	161	能溶于水
环已烯	0.81	－103	83	难溶于水

制备粗品：将12.5mL环己醇加入试管A中，再加入lmL浓硫酸，摇匀后放入碎瓷片，缓慢加热至反应完全，在试管C内得到环己烯粗品。
①A中碎瓷片的作用是          ，导管B除了导气外还具有的作用是             。
②试管C置于冰水浴中的目的是                      。
（2）制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等。加入
饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在    层（填上
或下），分液后用     （填序号）洗涤：
a．KMnO₄溶液  b．稀H₂SO₄  c．Na₂CO₃溶液
②再将环己烯按下图装置蒸馏，冷却水从       （填字母）口进入；蒸馏时要加入生石灰的目的              。

③上图蒸馏装置收集产品时，控制的温度应在       左右，实验制得的环己烯精品质量低于理论产量，可能的原因是      ：a．蒸馏时从70℃开始收集产品；b．环己醇实际用量多了；c．制备粗品时环己醇随产品一起蒸出；d.是可逆反应，反应物不能全部转化
（3）区分环己烯精品和粗品（是否含有反应物）的方法是                  。