化学 物质制备实验

1．依据反应2NaIO3＋5SO2＋4H2O===I2＋3H2SO4＋2NaHSO4，并利用下列装置从含NaIO3

的废液中制取单质碘的CCl4溶液并回收NaHSO4。

其中装置正确且能达到实验目的的组合是( )

A．①②③④ B．①②③ C．②③ D．②④ 2．除去下列物质中的少量杂质，所选试剂及操作都正确的是( ) A B C D 物质 MgCl2溶液 CO2 H2O NaNO3溶液 ＋杂质 HCl H2O 悬浮物 NaCl ＋2＋试剂 过量Mg(OH)2 固体氢氧化钠 明矾 过量AgNO3溶液 3＋－2－2－－操作 过滤 干燥 吸附 过滤 3．某试液中只可能含有K、NH4、Fe、Al、Cl、SO4、CO3、AlO2中的若干种离子，离子浓度均为0.1 mol·L。某同学进行了如下实验：

－1

下列说法正确的是( )

A．无法确定原试液中是否含有Al、Cl B．滤液X中大量存在的阳离子有NH4、Fe和Ba

C．无法确定沉淀C的成分 D．原溶液中存在的离子为NH4、Fe、Cl、SO4 4．某氯化钾样品中含有少量碳酸钾、硫酸钾和不溶于水的杂质。写出提纯氯化钾的简要步骤：

5．关于葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉。能发生银镜反应的是：_________，能发生水解反应的是：_________。

6．分别向氯化钠溶液和碳酸钠溶液中，加入银溶液，现象为：____________，反应的离子方程式为：________________________。氯离子的检验，先加稀酸化，是为了防止___________干扰。

7某无色溶液X，由Na、Ag、Ba、Al、AlO2、MnO4、CO3、SO4中的若干种离子组成，取溶液进行如下连续实验：

＋

＋

2＋

3＋

－

－

2－

2－

＋

2＋

－

2－

＋

2＋

2＋

3＋

－

1

(1)气体A的成分是(填化学式，下同)________，气体B的成分是________。 (2)X溶液中一定存在的离子是_____________________________。

(3)写出步骤①发生反应的所有离子方程式_____________________________。 (4)写出步骤②形成白色沉淀甲的离子方程式_____________________________。 (5)通过上述实验，溶液X中还有未完全确定的离子是________；只要设计一个简单的后续实验就可以确定该离子是否存在，该方法是________(简述所加试剂及理由)。

第三讲 实验方案的设计与评价（一）

考点一 以气备为流程的实验方案设计与评价

1．涉气类制备实验操作流程

2．涉气类制备实验先后顺序

(1)装配仪器时：先下后上，先左后右。 (2)加入试剂时：先固后液。

(3)实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点燃酒精灯。

(4)净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。

(5)防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。 (6)防氧化实验：往往是最后停止通气。 3．制备与性质验证实验中需考虑的7大因素

(1)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等)。 (2)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)。 (3)防吸水(实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的。如NaOH固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量)。

(4)冷凝回流：有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置(如长玻璃管、冷凝管等)。

(5)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。

(6)仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)。

2

(7)其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。 4．气备装置的创新

(1)固体加热制气体装置的创新：如图甲所示，该装置用于加热易液化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如用草酸晶体受热分解制取CO气体。

甲 乙A B △

(2)“固(液)＋液――→气体”装置的创新

图乙A的改进优点是能控制反应液的温度。图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利流下。

(3)“块状固体＋液体―→气体”装置的创新

大试管中的小试管中盛有液体反应物，起液封的作用，防止气体从长颈漏斗中逸出，这样设计可节约试剂 装置可通过伸入或拉出燃烧匙，做到控制反应的发生和停止 装置通过倾斜Y形管使液体与固体接触发生反应，便于控制反应的进行

1．某兴趣小组用如图装置制备气体(酒精灯可以根据需要选择)，对应说法正确的是( )

3

2．(2019·太原模拟)下列实验装置正确且能达到实验目的的是( )

图1 图2 图3 图4 A．用图1所示装置制取少量Cl2

B．图2所示装置可证明非金属性Cl>C>Si

C．图3所示装置中水不能持续流下，说明装置气密性良好 D．用图4所示装置测定镁铝合金中铝的质量分数

3．(2019·广东揭阳一模)Ⅰ.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)。

A B C

4

D E F

已知：①浓可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。 (1)装置A中反应的离子方程式是_____________________________。 (2)装置的连接顺序为：

a→( )→( )→( )→( )→( )→( )→( )→( )→d。

Ⅱ.已知：硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为－.1 ℃，沸点为69.1 ℃，易水解产生大量白雾；易分解：SO2Cl2===SO2↑＋Cl2↑，催化合成硫酰氯的实验装置如下图(夹持装置已省略)。

回答下列问题：

(3)仪器B的名称是________，仪器B冷却水的进口为________(填“a”或“b”)。活性炭的作用是________。

(4)装置D除干燥气体外，另一个作用是_____________________________。

若缺少D，则硫酰氯会水解，该反应的化学方程式是_____________________________ _____________________________。

(5)装置C的作用是_____________________________。

为了防止硫酰氯分解，某同学建议将收集器A放在______中冷却。

考点二 无机化合物的制备

1．物质制备的三大原则 (1)选择最佳反应途径

如用铝制取氢氧化铝：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4，当n(Al)∶n(AlO2)＝1∶3时，Al(OH)3产率最高。

(2)选择最佳原料

如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱氢氧化钠溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。

(3)选择适宜操作方法

如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化

3＋

－

5

铁，更要注意隔绝空气。

2．物质制备与提纯的思维流程

1．(2019·辽宁沈阳东北育才中学模拟)某小组拟用如图所示装置制备氮化钙(化学式为Ca3N2，极易与H2O反应)，下列说法正确的是( )

A．打开活塞K通入N2，试管A内有气泡产生，说明装置气密性良好 B．将产物Ca3N2放入盐酸中，能得到CaCl2和NH4Cl两种盐 C．U形管中盛放的干燥剂可以是碱石灰，也可以盛放浓硫酸 D．反应结束后，先关闭活塞K，再熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温

2．(2019·陕西西安铁一中模拟)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：

6

回答下列问题：

(1)NH4HCO3盛放在装置________(填字母)中，该装置中涉及的主要反应的离子方程式为_____________________________。

(2)将生成的FeCl2溶液和NH4HCO3溶液混合时的操作___________________________。 (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_____________________________，

反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是_____________________________。 (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，高锰酸钾标准液用________(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________(填字母)。

A．滴定管在盛装高锰酸钾标准液前未用待装液润洗 B．滴定过程中，锥形瓶振荡的太剧烈，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Fe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·LCe(SO4)2标准溶液滴定至终点，平均消耗Ce(SO4)2 19.70 mL。滴定反应如下：Ce＋Fe===Ce＋Fe

＋

4＋

2＋

3＋

3

－1

2＋

，则产品中乳酸亚铁的质量分数为________。

3．(2019·安徽合肥第一次教学质量检测)硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣

小组制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)的实验装置如下图所示(省略夹持装置)：

A B C D E

主要实验步骤为：①检查装置气密性，按图示加入试剂；②先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓硫酸；③待Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。过滤C中混合物，滤液经一系列实验操作后得到产品。

已知：i.Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成；ii.向Na2S和Na2CO3混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。

回答下列问题：

7

(1)仪器a的名称是________；B、D装置的作用是________。

(2)上述实验步骤③中的操作主要有________、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；E中的试剂是________。

(3)为检验产品中是否含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案(所需试剂从稀、稀硫酸、稀盐酸、蒸馏水中选择)，请将方案补充完整：

取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，向沉淀中滴加足量的______________，若_____________________________

________(填实验现象)，则可以确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。

(4)为减少装置C中生成Na2SO4的量，在不改变原有装置的基础上对实验步骤②需进行改进，具体操作是_____________________________；

写出制备Na2S2O3的总反应的化学方程式：________。

(5)称取样品29.10 g，配成500 mL溶液，取出250 mL向其中加入足量稀硫酸，充分反应，静置、过滤、洗涤、干燥、称量得沉淀1.60 g，则样品中硫代硫酸钠晶体的百分含量为________。

考点三 有机物的制备

把握三个关键，突破有机物制备实验 1．把握制备过程

2．盘点常用仪器

3．熟悉常考问题

(1)有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，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，因此常使某种价格较低的反应物过

8

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。

(3)根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法，如蒸馏、分液等。

1．(2019·黄冈模拟)实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置如图)。其实验步骤为(已知：醛类易被氧化)：

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 ℃，缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴，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。 下列说法错误的是( )

A．甲同学认为步骤1中使用1,2二氯乙烷的目的是作催化剂，加快反应速率 B．乙同学认为可在该实验装置的冷凝管后加接一只装有无水MgSO4的干燥管，实验效果可能会更好

C．丙同学认为步骤2中有机相使用10%NaHCO3溶液洗涤可除去大部分未反应完的Br2 D．丁同学认为步骤4中减压蒸馏有机相是因为间溴苯甲醛高温下容易氧化或分解 2．(2019·江西九所重点中考)二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。实验室制备二茂铁装置示意图如图一所示。

图一 图二

已知：①二茂铁熔点是173 ℃，在100 ℃时开始升华；沸点是249 ℃。 ②制备二茂铁的反应原理是：2KOH＋FeCl2＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O。 实验步骤为：

①在三颈烧瓶中加入25 g粉末状的KOH，并从仪器a中加入60 mL无水乙醚到烧瓶

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中，充分搅拌，同时通氮气约10 min；

②再从仪器a滴入5.5 mL新蒸馏的环戊二烯(C5H6，密度为0.95 g/cm)，搅拌；

3

③将6.5 g无水FeCl2与(CH3)2SO(二甲亚砜，作溶剂)配成的溶液25 mL装入仪器a中，慢慢滴入仪器c中，45 min滴完，继续搅拌45 min；

④再从仪器a加入25 mL无水乙醚搅拌；

⑤将c中的液体转入分液漏斗中，依次用盐酸、水各洗涤两次，分液得橙黄色溶液； ⑥蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品。 回答下列问题：

(1)仪器b的名称是________。

(2)步骤①中通入氮气的目的是________。 (3)仪器c的适宜容积为(选编号)：________。 ①100 mL ②250 mL ③500 mL

(4)步骤⑤用盐酸洗涤的目的是________。

(5)步骤⑦是二茂铁粗产品的提纯，该过程在图二装置中进行，其操作名称为________；该操作中棉花的作用是________。

(6)为了确认得到的是二茂铁，还需要进行的一项简单实验是________；若最终制得纯净的二茂铁4.3 g，则该实验的产率为________(保留三位有效数字)。

1．(2018·北京理综，28)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。

资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2, 在碱性溶液中较稳定。

(1)制备K2FeO4(夹持装置略)

①A为氯气发生装置。A中反应方程式是____(锰被还原为Mn)。 ②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。 ____

③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有

3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有__ __。 (2)探究K2FeO4的性质

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl而产生Cl2，设计以下方案：

10

－

2＋

方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色 方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生 ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 _____离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl氧化，还可能由_______________________产生(用方程式表示)。

ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl。用KOH溶液洗涤的目的是__________ __。 ②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2_____FeO4(填“>”或“<”)，而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO4的氧化性强弱关系相反，原因是_________ __。

③资料表明，酸性溶液中的氧化性FeO4>MnO4，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4

和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeO4>MnO4。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。

理由或方案： 。

2．(2019·全国Ⅱ，28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇，熔点234.5 ℃，100 ℃以上开始升华)，有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%，单宁酸(Ka约为10，易溶于水及乙醇)约3%～10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。

－6

2－

－

2－

－

2－

2－

－

－

索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题：

(1)实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是 。 圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒___。

(2)提取过程不可选用明火直接加热，原因是_ __。与常规的萃取相比，采用

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索氏提取器的优点是 。

(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是_ _ _。

“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有___(填标号)

A．直形冷凝管 C．接收瓶

B．球形冷凝管 D．烧杯

(4)浓缩液加生石灰的作用是中和_______和吸收_______。

(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是_ __。

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