高中化学定量研究的方法实验题

通常用燃烧的方法测定有机物的分子式，可在燃烧室内将有机物样品与纯氧在电炉加热下充分燃烧，根据产品的的质量确定有机物的组成。下图所示的是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置。

现准确称取4.4 g样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种），经燃烧后A管增重8.8 g，B管增重3.6g。请回答：
（1）C管中浓硫酸的作用是________________________________________；
（2）按上述所给的测量信息，装置的连接顺序应是：_______________（每种装置只用一次）；
（3）要确定该有机物的分子式，还必须知道的数据是_________________；
①C装置增加的质量
②样品的摩尔质量
③CuO固体减少的质量
（4）相同条件下，若该有机物蒸气对氢气的相对分子质量为22，且它的核磁共振氢谱上有两个峰，其强度比为3:1，试通过计算确定该有机物的结构简式              ，与该有机物相对分子质量相同的烃的一氯代物有     种。

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__________________________________________。

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        。

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

(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

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％

（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                   。

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           。

常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种，均可用于合成各种染料。某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯。

实验中可能用到的数据：

实验步骤：①按体积比1：3配制浓硫酸与浓硝酸混合物40 mL；
②在三颈瓶中加入15 mL(13g)甲苯，按图所示装好药品和其他仪器；
③向三颈瓶中加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器已略去）；
④控制温度约为50℃，反应大约10 min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑤分离出一硝基甲苯的总质量13.60 g。
请回答下列问题：
配制混酸的方法是_____                                           ___。
反应中需不断搅拌，目的是_________________________________________________。
(2)仪器A的名称是________，使用该仪器前必须进行的操作是_________。
(3)若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少，可能的原因是_________。
(4)分离反应后产物的方案如下：

其中，操作1的名称为________，操作2中需要使用下列仪器中的________（填序号）。
a．冷凝管   
b．酒精灯   
c．温度计   
d．分液漏斗   
e．蒸发皿
(5)该实验中一硝基甲苯的产率为________（保留两位有效数字）。

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      。

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            。

 

(14分)芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备。芳香烃的苯环比较稳定，难于氧化，而环上的支链不论长短，在强烈氧化时，最终都氧化成羧基。某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。
反应原理：

反应试剂、产物的物理常数：

名称	相对分 子质量	性状	熔点	沸点	密度	溶解度
水	乙醇	乙醚
甲苯	92	无色液体易燃易挥发	-95	110.6	0.8669	不溶	易溶	易溶
苯甲酸	122	白色片状或针状晶体	122.4	248	1.2659	微溶	易溶	易溶

主要实验装置和流程如下：

实验方法：一定量的甲苯和KMnO₄溶液置于图1装置中，在90℃时， 反应一段时间，再停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。

（1）无色液体A的结构简式为          。操作Ⅱ为         。
（2）如果滤液呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化，加亚硫酸氢钾的目的是            。
（3）下列关于仪器的组装或者使用正确的是         。
A．抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀
B．安装电动搅拌器时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
C．图1回流搅拌装置应采用直接加热的方法
D．冷凝管中水的流向是下进上出
（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入         ，分液，水层再加入         ，然后抽滤，干燥即可得到苯甲酸。
（5）纯度测定：称取1.220g产品，配成100mL溶液，取其中25.00mL溶液，进行滴定 ，消耗KOH物质的量为2.4×10^-3mol。产品中苯甲酸质量分数为             。

(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）。