高中化学定量研究的方法实验题

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)实验室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（加热及夹持装置省略）：

制备1,2--溴乙烷可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚。有关数据列表如下：

回答下列问题：
（1）装置A、D中发生主要反应的化学方程式为：                 ；              。
（2）装置B中长玻璃管E的作用：                  。
（3）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     ；（填正确选项前的字母）
a．引发反应               b．加快反应速度   
c．防止乙醇挥发           d．减少副产物乙醚生成
（4）在装置C中应加入____，其目的是完全吸收反应中可能生成的酸性气体：（填正确选项前的字母）
a．水                       b．浓硫酸   
c．氢氧化钠溶液             d．酸性KMnO₄溶液
（5）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：             ；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”、“下”）。

(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__________________________。

乙醇氧化后可生成乙醛，某研究性学习小组的同学通过查阅资料获得信息：
①乙醛的沸点是20.8℃，它在溶液中易被氧化，氧化产物的沸点是117.9℃；
②久置的乙醛水溶液会产生分层现象，下层为水溶液，上层无色油状液体为乙醛的环状聚合物（C₂H₄O）_n，该聚合物的沸点比水的沸点高，分子中无醛基；
③利用反应：（C₂H₄O）_nnC₂H₄O △H＜0，可从久置的乙醛水溶液中提取乙醛（仍得到乙醛的水溶液）。
根据上述信息，用如图装置提取乙醛，请回答下列问题：

（1）写出乙醇氧化成乙醛的化学方程式：       ；
（2）将混合物加热至沸腾，（C₂H₄O）n缓缓分解，把生成的气体导入锥形瓶中：
①若实验过程中不使用冷凝管冷却，随着蒸发的进行，溶液中有黑色物质和刺激性气味气体生成。用化学方程式表示这一现象：       ；
②当锥形瓶内导管口气泡越来越少时，表明大部分乙醛已蒸出，实验结束。拆除实验装置的第一步操作是：       ；
（3）当n＝3时，试写出（C₂H₄O）n的结构简式    ；
（4）设计一简单实验证明久置的乙醛是否被氧化（写出简要操作步骤、使用的试剂、实验现象和结论）：       。

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

苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料，某化学小组采用如图装置

以苯甲酸、甲醇为原料制取苯甲酸甲酯。有关物质的物理性质见下表所示：

	苯甲酸	甲醇	苯甲酸甲酯
熔点/℃	122.4	-97	-12.3
沸点/℃	249	64.3	199.6
密度/g.cm^-3	1.2659	0.792	1.0888
水溶性	微溶	互溶	不溶

Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol 甲醇,再小心加入 3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒沸石，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品。
（1）甲装置的作用是：             ；冷却水从       （填“a”或“b”）口进入。
（2）化学小组在实验中用过量的反应物甲醇，其理由是                       。
Ⅱ．粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，现拟用下列流程进行精制

（1）试剂1可以是       （填编号），作用是                   。
A.稀硫酸                    B.碳酸钠溶液                C.乙醇
（2）操作2中，收集产品时，控制的温度应在      ℃左右。
（3）实验制得的苯甲酸甲酯精品质量为10g，则苯甲酸的转化率为             （结果保留三位有效数字）。
（4）本实验制得的苯甲酸甲酯的产量低于理论产量，可能的原因是    （填编号）。
A．蒸馏时从100℃开始收集产品            
B．甲醇用量多了
C．制备粗品时苯甲酸被蒸出

(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

B．【实验化学】塑化剂DBP（邻苯二甲酸二丁酯）主要应用于PVC等合成材料中作软化剂。
合成反应原理为：

实验步骤如下：
步骤1 在三口烧瓶中放入14．8g邻苯二甲酸酐、25mL正丁醇、4滴浓硫酸，开动搅拌器（反应装置如图）。

步骤2 缓缓加热至邻苯二甲酸酐固体消失，升温至沸腾。
步骤3 等酯化到一定程度时，升温至150℃
步骤4 冷却，倒入分漏斗中，用饱和食盐水和5%碳酸钠洗涤。
步骤5 减压蒸馏，收集200~210℃2666Pa馏分，即得DBP产品
（1）搅拌器的作用           。
（2）图中仪器a名称及作用是          ；步骤3中确定有大量酯生成的依据是        。
（3）用饱和食盐水代替水洗涤的好处是         。
（4）碳酸钠溶液洗涤的目的是        。
（5）用减压蒸馏的目的是        。

(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             。

乙醛在催化剂存在的条件下，可以被空气氧化成乙酸。依据此原理设计实验制得并在试管C中收集到少量乙酸溶液（如图所示：试管A中装有40％的乙醛水溶液、氧化铜粉末；试管C中装有适量蒸馏水；烧杯B中装有某液体）。已知在60℃～80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应，连续鼓入十几次反应基本完全。有关物质的沸点见下表：

物质	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸点	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

请回答下列问题：
（1）试管A内在60℃～80℃时发生的主要反应的化学方程式为（注明反应条件）________________；
（2）如图所示在实验的不同阶段，需要调整温度计在试管A内的位置。在实验开始时温度计水银球的位置应在___________，目的是_____________________________；当试管A内的主要反应完成后，应进行蒸馏操作，温度计水银球的位置应在___________________。

（3）烧杯B内盛装的液体可以是____________（写出一种即可）。
（4）若想检验试管C中是否含有产物乙酸，在下列所提供的药品或用品中，可以使用的是____________。（填字母）
a．pH试纸              b．碳酸氢钠粉末    
c．红色石蕊试纸        d．银氨溶液

在苹果、香蕉等水果的果香中存在着乙酸正丁酯。某化学课外兴趣小组欲以乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯。实验步骤如下：
（一）乙酸正丁酯的制备
①在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入13.5mL（0.15mol）正丁醇和7.2mL（0.125mol）冰醋酸，再加入3～4滴浓硫酸，摇匀，投入1～2粒沸石。
按下图所示安装带分水器的回流反应装置，并在分水器中预先加入水，使水面略低于分水器的支管口。

②打开冷凝水，圆底烧瓶在石棉网上用小火加热。在反应过程中，通过分水器下部的旋塞不断分出生成的水，注意保持分水器中水层液面原来的高度，使油层尽量回到圆底烧瓶中。反应达到终点后，停止加热，记录分出的水的体积。
（二）产品的精制
③将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中，先用10 mL的水洗涤，
再继续用10 mL10%Na₂CO₃洗涤至中性，再用10 mL 的水洗涤，最后将
有机层转移至锥形瓶中，再用无水硫酸镁干燥。
④将干燥后的乙酸正丁酯滤入50 mL 烧瓶中，常压蒸馏，收集124～126℃的
馏分，得11.6g产品。
（1）写出该制备反应的化学方程式_______________。
（2）冷水应该从冷凝管___________（填a或b）管口通入。
（3）步骤②中不断从分水器下部分出生成的水的目的是__________________。步骤②中判断反应终点的依据是_______。
（4）产品的精制过程步骤③中，洗的目的是______________________。两次洗涤完成后将有机层从分液漏斗的__________置入锥形瓶中。

有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：

实 验 步 骤	解 释 或 实 验 结 论
（1）称取A 9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍。	试通过计算填空： （1）A的相对分子质量为：       。
（2）将此9.0gA在足量纯O2充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g。	（2）A的分子式为：             。
（3）另取A 9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24LH2（标准状况）。	（3）用结构简式表示A中含有的官能团： ___________。
（3）另取A 9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24LH2（标准状况）。	（3）用结构简式表示A中含有的官能团：____________。
（4）A的核磁共振氢谱如下图：	（4）A中含有______种氢原子。
（5）综上所述，A的结构简式            。

 

（本题共12分）乙酸正丁酯常用作香精，实验室用冰醋酸和正丁醇制备乙酸正丁酯
Ⅰ．乙酸正丁酯粗产品的制备
试管中加少许入沸石、7.4 mL正丁醇和6.4 mL冰醋酸，再加入3～4滴浓硫酸，然后安装好装置，加热使之反应。

Ⅱ．乙酸正丁酯粗产品的精制
将试管中的液体转移到分液漏斗中，用10 mL水洗涤，除去下层水层；有机层继续用10 mL 10% Na₂CO₃洗涤至中性；再用10 mL 的水洗涤。
将酯层进行蒸馏。蒸馏收集乙酸正丁酯产品时，应将温度控制在126.1℃左右。
Ⅲ．计算产率
称量出制得的乙酸正丁酯的质量为5. 12 g。
已知：

物质	密度/g·cm^－3	沸点/℃	溶解度/100g水
正丁醇	0.810	118.0	9
冰醋酸	1.049	118.1	互溶
乙酸正丁酯	0.882	126.1	0.7

完成下列填空：

（1）上图装置中长导管有冷凝回流作用，它可以由分水回流装置代替。分水回流装置中回流下来的蒸气冷凝液进入分水器，待分层后，有机层会自动流回到反应器中，将生成的水从分水器中放出去。
分水回流代替长导管回流，对乙酸正丁酯的合成有什么作用                   。
使用分水器装置进行回流的可逆反应，一般应具备                   条件。
（2）分水器在使用时须预先加水，使其水面低于分水器回流支管下沿3～5 mm的水。
预先加水的目的是                   。
（3）反应时加热有利于                   提高酯的产率，但温度过高时酯的产率反而降低，
其可能的原因是                   。
（4）水洗的目的是                   。碱洗的目的是                   。
测pH值的操作            。
（5）本次实验乙酸正丁酯的产率                   。

实验室制备1,2二溴乙烷的反应原理如下：
CH₃CH₂OHCH₂===CH₂      CH₂===CH₂＋Br₂―→BrCH₂CH₂Br
乙醇       1,2二溴乙烷 乙醚
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在140 ℃脱水生成乙醚。用少量的溴和足量的乙醇制备1,2二溴乙烷的装置如图所示，有关数据列表如下：

状态	无色液体	无色液体	无色液体
密度/g·cm^－3	0.79	2.2	0.71
沸点/℃	78.5	132	34.6
熔点/℃	－130	9	－116

（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_____；(填正确选项前的字母)
a．引发反应               b．加快反应速度
c．防止乙醇挥发           d．减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入________，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体；(填正确选项前的字母)
a．水                       b．浓硫酸  
c．氢氧化钠溶液             d．饱和碳酸氢钠溶液
（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________洗涤除去；(填正确选项前的字母)
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__________________________________________。

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                  。