高中化学定量研究的方法实验题

正丁醛是一种化工原料。某实验小组利用如下装置合成正丁醛。

发生的反应如下：
CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CHO
反应物和产物的相关数据列表如下：

	沸点/。c	密度/(g·cm^-3)	水中溶解性
正丁醇	11.72	0.8109	微溶
正丁醛	75.7	0.8017	微溶

 
实验步骤如下：
将6.0gNa₂Cr₂O₇放入100mL烧杯中，加30mL水溶解，再缓慢加入5mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石，加热。当有蒸汽出现时，开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90—95℃，在E中收集90℃以下的馏分。
将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，有机层干燥后蒸馏，收集75—77℃馏分，产量2.0g。
回答下列问题：
（1）实验中，能否将Na₂Cr₂O₇溶液加到浓硫酸中，并说明理由                                     。
（2）加入沸石的作用是                。若加热后发现未加沸石，应采取的正确方法是                  。
（3）上述装置图中，B仪器的名称是            ，D仪器的名称是            。
（4）分液漏斗使用前必须进行的操作是      （填正确答案标号）。
a.润湿         b.干燥      c.检漏         d.标定
（5）将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时，水在       层（填“上”或“下”）
（6）反应温度应保持在90—95℃，其原因是                                 。
（7）本实验中，正丁醛的产率为        %。

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      。

某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置（如图），以环己醇为主要原料制备环己烯。

(1)制备粗品   
将12.5 mL环己醇加入试管A中，再加入l mL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“g”或“f”)。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________________________

某化学小组以苯甲酸为原料，制取苯甲酸甲酯。已知有关物质的沸点如下表：

物质	甲醇	苯甲酸	苯甲酸甲酯
沸点/℃	64．7	249	199．6

Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入12．2g苯甲酸和20ml甲醇（密度约0．79g·mL^-1）,再小心加入3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒碎瓷片，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品。
（1）浓硫酸的作用是                      ；
简述混合液体时最后加入浓硫酸的理由：                                 。
（2）甲、乙、丙三位同学分别设计了如下图三套实验室合成苯甲酸甲酯的装置（夹持仪器和加热仪器均已略去）。根据有机物的沸点，最好采用        装置（填“甲”或“乙”或“丙”）。

Ⅱ．粗产品的精制
（3）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，请根据流程图写出操作方法的名称。操作Ⅰ                  操作Ⅱ                    。

（4）能否用NaOH溶液代替饱和碳酸钠溶液？                  （填“能”或“否”），
并简述原因                                                                。
（5）通过计算，苯甲酸甲酯的产率是                               。

(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             。

乙烯是来自石油的重要有机化工原料，其产量通常用来衡量一个国家的石油化工发展水平。结合以下路线回答：

已知：
（1）反应II的化学方程式是              。
（2）D为高分子化合物，可以用来制造多种包装材料，其结构简式是              。
（3）E是有香味的物质，在实验室用下图装置制取。

①反应IV的化学方程式是        ，该反应类型为        。
②该装置图中有一个明显的错误是                      。
（4）为了证明浓硫酸在反应IV中起到了催化剂和吸水剂的作用，某同学利用上图改进后装置进行了以下4个实验。实验开始先用酒精灯微热3min，再加热使之微微沸腾3min。实验结束后充分振荡小试管乙再测有机层的厚度，实验记录如下：

实验编号	试管甲中试剂	试管乙中试剂	有机层的厚度/cm
A	2 mL乙醇、1 mL乙酸、 1mL18mol·L^－1浓硫酸	饱和Na2CO3溶液	3.0
B	2 mL乙醇、1 mL乙酸	0.1
C	2 mL乙醇、1 mL乙酸、 3 mL 2mol·L^－1 H2SO4	0.6
D	2 mL乙醇、1 mL乙酸、盐酸	0.6

 
①实验D的目的是与实验C相对照，证明H⁺对酯化反应具有催化作用。实验D中应加入盐酸的体积和浓度分别是3mL和         mol·L^－1。
②分析实验                （填实验编号）的数据，可以推测出浓H₂SO₄的吸水性提高了乙酸乙酯的产率。

正丁醛是一种化工原料。某实验小组利用如下装置合成正丁醛。

发生的反应如下：

反应物和产物的相关数据列表如下：

	沸点/℃	密度/g·cm^-3	水中溶解性
正丁醇	117.2	0.8109	微溶
正丁醛	75.7	0.8017	微溶

 
实验步骤如下：
将6.0gNa₂Cr₂O₇放入100mL烧杯中，加30mL水溶解，再缓慢加入5mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石，加热。当有蒸汽出现时，开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90～95℃，在E中收集90℃以上的馏分。
将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，有机层干燥后蒸馏，收集75～77℃馏分，产量2.0g。回答下列问题：
（1）实验中，能否将Na₂Cr₂O₇溶液加到浓硫酸中，说明理由                  。
（2）加入沸石的作用是                ，若加热后发现未加入沸石，应采取的正确方法是                。
（3）上述装置图中，B仪器的名称是             ，D仪器的名称是           。
（4）将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时，水在       层（填“上”或“下”）。
（5）反应温度应保持在90～95℃，其原因是                               。
（6）本实验中，正丁醛的产率为                   ％。

1，2一二溴乙烷可作抗爆剂的添加剂。下图为实验室制备1，2一二溴乙烷的装置图，图中分液漏斗和烧瓶a中分别装有浓H₂SO₄和无水乙醇，试管d中装有液溴。

已知：

相关数据列表如下：

（1）实验中应迅速将温度升高到170℃左右的原因是                ．
（2）安全瓶b在实验中有多重作用。其一可以检查实验进行中导管d是否发生堵塞，请写出发生堵塞时瓶b中的现象                               ；
如果实验中导管d堵塞，你认为可能的原因是                    ；
安全瓶b还可以起到的作用是                                ；
（3）容器c、e中都盛有NaOH溶液，c中NaOH溶液的作用是          ；
（4）某学生在做此实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量，比正常情况下超过许多，如果装置的气密性没有问题，试分析可能的原因       ；（写出两条即可）
（5）除去产物中少量未反应的Br₂后，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．萃取

D．蒸馏

（6）实验中也可以撤去d装置中盛冰水的烧杯，改为将冷水直接加入到d装置的试管内，则此时冷水除了能起到冷却1,2一二溴乙烷的作用外，还可以起到的作用是           。

(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）。

为确定某液态有机物X(分子式为C₂H₆O₂)的结构，某同学准备按下列程序进行探究。请完成下列填空。
 
(1)根据价键理论预测X的可能结构为________、________、________(可不填满)。
(2)设计实验方案证明X的结构(表格可不填满)。

实验原理	预期生成H2的体积(标准状况)	对应X的结构简式
取6.2 g X与足量钠反应，通过生成氢气的体积来确定X分子中能与金属钠反应的氢原子数目，进而确定X的结构

 
(3)根据实验方案，从下列仪器中选择所需仪器，画出实验装置图。

要求：①本题装置示意图中的仪器可以用上面的方式表示。
②铁架台、石棉网、酒精灯、连接胶管等，在示意图中不必画出。如需加热，在需加热的仪器下方，用“△”表示。

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)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

(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”）。