高中化学定量研究的方法实验题

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

30．将11.2L（标准状况）乙烯和乙烷的混合气体通入足量的溴的四氯化碳溶液中，充分反应后，溴的四氯化碳溶液的质量增加了8.4g，求原气体混合物中乙烯与乙烷的物质的量之比和质量比。

实验室用乙醇和浓硫酸反应制备乙烯，化学方程式为：C₂H₅OHCH₂=CH₂↑+H₂O，接着再用液溴与乙烯反应制备1，2-二溴乙烷。在制备过程中由于部分乙醇与浓硫酸发生氧化还原反应还会产生CO₂、SO₂ ,并进而与Br₂反应生成HBr等酸性气体。某学习小组用上述三种为原料，组装下列仪器（短接口或橡皮管均己略去）来制备1,2-二溴乙烷

（1）如果气体流向从左到右，正确的连接顺序是：
B经A①插入A中，D接入②；A③接  接  接   接   接。
（2）温度计水银球的正确位置是         。
（3）装置D与分流漏斗相比，其主要优点是       。
（4）装置C的主要作用是       ，装置F的作用是          。
（5）在反应管E中进行的主要反应的化学方程式为        。
（6）装置E烧杯中的泠水和反应管内液溴上的水层作用均是               。若将装置F拆除，在E中的主要反应为       。

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

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__________________________________________。

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。

(12分)某实验小组用下图所示的装置制备一硝基甲苯（含邻硝基甲苯和对硝基甲苯）：

反应原理：

实验步骤：
①配制浓硫酸与浓硝酸（体积比按1:3）的混合物（即混酸）40 mL；
②在三颈瓶中加入15 mL甲苯；
③按图所示装好药品，并装好其他仪器；
④向三颈瓶里加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器已略去）；
⑤控制温度约为50℃，反应大约l0min，三颈瓶有大量淡黄色油状液体出现；
⑥分离出一硝基甲苯。
可能用到的有关数据如下：

	密度/g·cm^-3	沸点/℃	溶解性
甲苯	0．866	110．6	不溶于水，易溶于硝基甲苯
产品1	1．286	237．7	不溶于水，易溶于液态烃
产品2	1．162	222	不溶于水，易溶于液态烃

请回答下列问题：
（1）配制40mL混酸的操作是                                                    。
（2）冷却水应该从冷凝管      （填“a”或“b”）处流入。
（3）如果加热一段时间后发现装置漏气，应该采取的正确操作是                                。
（4）分离产品的方案如下：

操作1的名称是                ；操作2必需的玻璃仪器共有     种。
（5）若最终得到产品1和产品2的总质量为17．42 g，则一硝基甲苯的总产率是         （保留到小数点后两位）。

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