高中化学定量研究的方法实验题

已知：苯甲酸在水中的溶解度为：0.18g（4℃）、0.34g（25℃）、6.8g（95℃）。乙醚的沸点为34.6℃。实验室常用苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸，其原理为：2C₆H₅―CHO＋NaOHC₆H₅―CH₂OH＋C₆H₅―COONa
实验步骤如下：
①向如图所示装置中加入适量 NaOH、水和苯甲醛，混匀、加热，使反应充分进行。

②从冷凝管下口加入冷水，混匀，冷却。倒入分液漏斗，用乙醚萃取、分液。水层保留待用。将乙醚层依次用10%碳酸钠溶液、水洗涤。
③将乙醚层倒入盛有少量无水硫酸镁的干燥锥形瓶中，混匀、静置后将其转入蒸馏装置，缓慢均匀加热除去乙醚，收集198℃～204℃馏分得苯甲醇。
④将步骤②中的水层和适量浓盐酸混合均匀，析出白色固体。冷却、抽滤得粗产品，将粗产品提纯得苯甲酸。
（1）步骤②中，最后用水洗涤的作用是   。将分液漏斗中两层液体分离开的实验操作方法是：先   后   。
（2）步骤③中无水硫酸镁的作用是   。
（3）步骤④中水层和浓盐酸混合后发生反应的化学方程式为   ；将反应后混合物冷却的目的是   。
（4）抽滤装置所包含的仪器除减压系统外，还有   、   （填仪器名称）。

下图是实验室用乙醇与浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷的装置，反应需要加热，图中省去了加热装置。有关数据见表3：

	乙醇	溴乙烷	溴
状态	无色 液体	无色 液体	深红棕色 液体
密度／g·cm^-3	0.79	1.44	3.1
沸点／℃	78.5	38.4	59

 
表3．乙醇、溴乙烷、溴有关参数
（1）制备操作中，加入的浓硫酸必需进行稀释，其目的是       （选填序号）。
a．减少副产物烯和醚的生成        b．减少Br₂的生成
c．减少HBr的挥发                d．水是反应的催化剂
（2）写出溴化氢与浓硫酸加热时发生反应的化学方程式                   。
（3）图中试管C中的导管E的末端须在水面以下，其原因是              。
（4）加热的目的是                                              。
（5）为除去产品中的一种主要杂质，最好选择下列   （选填序号）溶液来洗涤产品。
A．氢氧化钠      B．碘化亚铁      C．亚硫酸钠      D．碳酸氢钠
（6）第（5）步的实验所需要的玻璃仪器有                 。

邻叔丁基对苯二酚(TBHQ) 是一种新颖的食品抗氧剂，其制备原理为:

实验过程中的主要步骤如下:
步骤1．向三口烧瓶中加入5.5g对苯二酚，5.OmL浓磷酸及20mL二甲苯(装置如图所示)，启动搅拌器。

步骤2．缓缓加热到100-110°C，慢慢滴加7.5mL叔丁醇和5mL二甲苯组成的溶液，30-60min内滴完。
步骤3．升温到135-140°C，恒温回流2.5h。
步骤4．将反应液冷却到120°C，直到反应完成
步骤5．将反应液倒入烧杯，并用热水洗涤三口烧瓶，洗液并入烧杯中。
步骤6．冷却结晶，抽滤，回收滤液中的二甲苯和磷酸
步骤7．用二甲苯重结晶、脱色、冷水洗涤、干燥
（1）磷酸在实验中的作用是_____。
（2）本实验中二甲苯的作用是_____。
（3）步骤4中反应完成的标志是_____。
（4）步骤7脱色时，可用的脱色剂是_____。
（5）对合成得到的产品表征，还需要的主要现代分析仪器是_____、_____。

乙酰基二茂铁是常用的汽油的抗震剂，由二茂铁合成乙酰基二茂铁的原理如下：


其实验步骤如下：
步骤1：如图Ⅰ所示，取1 g二茂铁与3 mL乙酸酐于装置中，开通搅拌器，慢慢滴加85%磷酸1 mL，加热回流5 min。
步骤2：待反应液冷却后，倒入烧杯中加入10 g碎冰，搅拌至冰全部融化，缓慢滴加NaHCO₃溶液中和至中性，置于冰水浴中15 min。抽滤，烘干，得到乙酰基二茂铁粗产品。
步骤3：将乙酰基二茂铁粗产品溶解在苯中，从图Ⅱ装置的分液漏斗中滴下，再用乙醚淋洗。
步骤4：将其中一段时间的淋洗液收集，并进行操作X，得到纯净的针状晶体乙酰基二茂铁并回收乙醚。
（1）步骤2中的抽滤操作，除烧杯、玻璃棒外，还必须使用属于硅酸盐材质的仪器有     。
（2）步骤2中不需要测定溶液的pH就可以判断溶液接近中性，其现象是     。
（3）步骤3将粗产品中杂质分离实验的原理是     。
（4）步骤4中操作X的名称是     ，该操作中不能使用明火的原因是       。
（5）为确定产品乙酰基二茂铁中是否含有杂质二乙酰基二茂铁()，可以使用的仪器分析方法是     。

三苯甲醇（）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合成流程如图1所示。

已知：i)格氏试剂容易水解，

ii)相关物质的物理性质如下：

物质	熔点（℃）	沸点（℃）	溶解性
三苯甲醇	164.2	380	不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
乙醚	—116.3	34.6	微溶于水，溶于乙醇、苯等有机溶剂
溴苯	—30.7	156.2	不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂
苯甲酸乙酯	—34.6	212.6	不溶于水
Mg(OH)Br	常温下为固体	能溶于水，不溶于醇、醚等有机溶剂

 
iii)三苯甲醇的相对分子质量是260，纯净固体有机物一般都有固定熔点。
请回答以下问题：
（1）实验室合成三苯甲醇的装置图2，写出玻璃仪器A的名称：          ，装有无水CaCl₂的仪器A的作用是：                                ；

（2）制取格氏试剂时要保持微沸，可以采用水浴加热，优点是          ，微沸回流时冷凝管中水流的方向是：                     （填“X→Y”或“Y→X”）；
（3）制得的三苯甲醇粗产品中，含有乙醚、溴苯、苯甲酸乙酯等有机物和碱式溴化镁等杂质，可以设计如下提纯方案，请填写空白：

其中，操作①为：                     ；洗涤液最好选用：                     ；
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2.60g产品，配成乙醚溶液，加入足量金属钠（乙醚与钠不会反应），充分反应后，测得生成气体体积为100.80m L(标准状况）。产品中三苯甲醇质量分数为           （保留两位有效数字，已知三苯甲醇的分子式为C₁₉H₁₆O，相对分子质量为260）。

苯酚具有弱酸性，在空气中易被氧化。工业上以苯、硫酸、氢氧化钠、亚硫酸钠为原料合成苯酚的方法可简单表示为：

（1）根据上述反应判断下列三种物质的酸性由强到弱的顺序为         （填序号）。
A．             B．               C．H₂SO₃
（2）步骤④与使用CO₂相比，使用SO₂的优点是                    （答一个方面）。
（3）经反应④得到的产物除外、可能还含有OH^－、SO₃^2-、HSO₃^-等微粒。请设计实验方案，证明溶液中存在、SO₃^2-、HSO₃^-，写出实验步骤、预期现象和结论。
限选仪器及试剂：试管、滴管、玻璃棒、过滤装置和滤纸；2mol·L^－1盐酸、1mol·L^－1 BaCl₂溶液、品红溶液、0.01 mol·L^－1酸性KMnO₄溶液、1 mol·L^－1 FeCl₃溶液、饱和溴水等。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量待测液于试管中，加入足量的1 mol·L^－1BaCl2溶液，静置、过滤，得滤液和沉淀。将滤液分置于试管A、B中，沉淀置于试管C中。
步骤2：往试管A中加入                                                              。	，说明溶液中含有HSO3^-。
步骤3：往试管B中加入                        。	。
步骤4：往试管C中加入2 mol·L^－1盐酸酸化，再滴入1～2滴品红溶液。	，说明溶液中含有SO3^2-。

（4）纯度测定：称取1.00g产品溶解于足量温水中，向其中加入足量饱和溴水（产品中除苯酚外，不含其它与饱和溴水反应生成沉淀的物质），苯酚全部生成三溴苯酚沉淀，经过滤、洗涤、干燥后，称得沉淀质量为3.31g，则产品中苯酚的质量分数为             。（苯酚的分子式为C₆H₆O，三溴苯酚的分子式为C₆H₃Br₃O，它们的相对分子质量分别为94、331）

1，2-二溴乙烷在常温下是无色液体，密度是2.18g/cm，沸点是131.4℃，熔点是9.79℃，不溶于水，易溶于醇、丙酮等有机溶剂。在实验室中可以用下图所示装置来制备1，2-二溴乙烷。其中试管c中装有液溴（表面覆盖少量水）。

（1）写出制备1，2-二溴乙烷的化学方程式________。
（2）安全瓶a可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管c中导管是否发生堵塞。如果发生堵塞，a中的现象是__________。
（3）容器b中NaOH溶液的作用是__________，容器d中NaOH溶液的作用是__________。
（4）试管c浸入冷水中，以及液溴表面覆盖少量水的原因是__________。
（5）某同学在做实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，通入的乙烯混合气体的量比正常情况下超出许多。如果装置的气密性没有问题，试分析可能的原因________________．

某课外小组设计的实验室制取乙酸乙酯的装置如图所示，A中放有浓硫酸，B中放有乙醇、无水醋酸钠，D中放有饱和碳酸钠溶液。

已知：①无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl₂·6C₂H₅OH 
②有关有机物的沸点：

试剂	乙醚	乙醇	乙酸	乙酸乙酯
沸点/℃	34.7	78.5	118	77.1

请回答：
（1）浓硫酸的作用：________________；若用同位素¹⁸O示踪法确定反应产物水分子中氧原子的提供者，写出能表示¹⁸O位置的化学方程式：                           
（2）球形干燥管C的作用是           反应前向D中加入几滴酚酞，反应结束后D中的现象是                                     。
（3）从D中分离出的乙酸乙酯中常含有一定量的乙醇、乙醚和水，应先加入无水氯化钙，分离出____________；再加入（此空从下列选项中选择）_________；然后进行蒸馏，收集77℃左右的馏分，以得到较纯净的乙酸乙酯：
A.五氧化二磷             B.碱石灰      C.无水硫酸钠       D.生石灰

某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置（如下图），以环己醇制备环己烯

	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

 
（1）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。蒸馏时要加入生石灰，目的是_____________。

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）以下区分环己烯精品和粗品的方法，合理的是_________。
A．用酸性高锰酸钾溶液        B．用金属钠            C．测定沸点

肉桂酸是一种香料，具有很好的保香作用，通常作为配香原料，可使主香料的香气更加清香。实验室制备肉桂酸的化学方程式为：

主要试剂及其物理性质

名称	分子量	性状	密度g/cm^3	熔点℃	沸点℃	溶解度：克/100ml溶剂
水	醇	醚
苯甲醛	106	无色液体	1.06	-26	178-179	0.3	互溶	互溶
乙酸酐	102	无色液体	1.082	-73	138-140	12	溶	不溶
肉桂酸	148	无色结晶	1.248	133-134	300	0.04	24	溶

密度：常压，25℃测定主要实验步骤和装置如下：
        
图1 制备肉桂酸的反应装置图               图2水蒸气蒸馏装置图
Ⅰ合成：按图1连接仪器，加入5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾。在140~170℃，将此混合物回流45min。
Ⅱ分离与提纯：
①将上述合成的产品冷却后边搅拌边加入40ml水浸泡5分钟，并用水蒸气蒸馏，从混合物中除去未反应的苯甲醛，得到粗产品
②将上述粗产品冷却后加入40ml 10%的氢氧化钠水溶液，再加90ml水，加热活性炭脱色，趁热过滤、冷却；
③将1:1的盐酸在搅拌下加入到肉桂酸盐溶液中，至溶液呈酸性，经冷却、减压过滤、洗涤、干燥等操作得到较纯净的肉桂酸；
水蒸气蒸馏：使有机物可在较低的温度下从混合物中蒸馏出来，可以避免在常压下蒸馏时所造成的损失，提高分离提纯的效率。同时在操作和装置方面也较减压蒸馏简便一些，所以水蒸气蒸馏可以应用于分离和提纯有机物。回答下列问题：
（1）合成肉桂酸的实验需在无水条件下进行，实验前仪器必须干燥。实验中为控制温度在140~170℃需在         中加热（请从下列选项中选择）。
A.水     B.甘油（沸点290℃）    C. 砂子    D.植物油（沸点230～325℃）
反应刚开始时，会有乙酸酐（有毒）挥发，所以该实验应在              中进行操作。
（2）图2中水蒸气蒸馏后产品在            （填仪器名称）
（3）趁热过滤的目的                                  ，方法：                      。
（4）加入1:1的盐酸的目的是                 ，析出的肉桂酸晶体通过减压过滤与母液分离。下列说法正确的是               。  
A．选择减压过滤是因为过滤速度快而且能得到较干燥的晶体
B．放入比布氏漏斗内径小的滤纸后，直接用倾析法转移溶液和沉淀，再迅速开大水龙头抽滤
C．洗涤产物时，先关小水龙头，用冷水缓慢淋洗
D．抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管，再关水龙头
（5）5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾充分反应得到肉桂酸实际3.1g，则产率是              （保留3位有效数字）。

中国石油天然气勘探开发公司位于尼日尔的分支机构CNPC—尼日尔石油公司，日前在该国东部最新发现了2900万桶的石油储量，勘探小组在石油样品中发现一种烃的含氧衍生物。可用下图所示装置确定其分子式和其组成。（不考虑空气进入装置）

回答下列问题：
（1）A中发生反应的化学方程式为                                 。
（2）B装置的作用是                      ，燃烧管C中CuO的作用是                             。
（3）产生氧气按从左向右流向，燃烧管C与装置D、E连接。现甲、乙两位同学提出了两种连接方案。
方案1 甲同学认为连接顺序是：C→E→D
方案2 乙同学认为连接顺序是：C→D→E
请你评价两种连接方案，判断哪种方案正确并说明理由。
          ，                                                                。
（4）准确称取1.8g烃的含氧衍生物X的样品，经充分燃烧后，D管质量增加2.64g，E管质量增加1.08g，实验测得X的蒸气密度是同温同压下氢气密度的45倍，则X的分子式为           ，1molX分别与足量Na、NaHCO₃反应放出的气体在相同条件下的体积比为1∶1，X可能的结构简式为                                    。

阿司匹林可由水杨酸与乙酸酐作用制得。其制备原理如下：
主反应：+化合物A
水杨酸         乙酸酐          阿司匹林(乙酰水杨酸)
副反应：
聚水杨酸
已知：① 水杨酸可溶于水，乙酰水杨酸的钠盐易溶于水，聚水杨酸（固体）难溶于水；
② 阿司匹林，白色针状或板状结晶或粉末，微溶于水；阿司匹林可按如下步骤制取和纯化：
步骤1：在干燥的50 mL圆底烧瓶中加入2 g水杨酸、5 mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡使水杨酸全部溶解；
步骤2：按图所示装置装配好仪器，通水，在水浴上加热5～10min，用电炉控制温度在85～90℃；

步骤3：反应结束后，取下反应瓶，冷却，再放入冰水中冷却、结晶、过滤、冷水洗涤2～3次，继续过滤得粗产物；
步骤4：将粗产物转移至150 mL烧杯中，在搅拌下加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液，充分搅拌，然后过滤；
步骤5：将滤液倒入10 mL 4 mol/L盐酸溶液，搅拌，将烧杯置于冰浴中冷却，使结晶完全。过滤，再用冷水洗涤2～3次。
(1) 主反应中，生成物中化合物A是____________；
(2) 步骤2组装仪器还需要一种玻璃仪器，名称是________，该仪器的位置如何摆放？____________________________；冷凝管的作用是_________，冷凝管通水，水应从______(填“a”或“b”)口进。
(3) 步骤4过滤得到的固体为________；
(4) 经过步骤5得到产物，发生反应的化学方程式为______________________；
(5) 最后得到的阿司匹林可能会有少量未反应的水杨酸。如何用实验的方法检验步骤5中得到的晶体是否含有水杨酸？___________________________________。若阿司匹林晶体含有水杨酸，还需要采用________方法，进一步纯化晶体。

醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如下：

可能用到的有关数据如下：

合成反应：在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸，b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃。
分离提纯：
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙，最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。
回答下列问题：
（1）装置b的名称是                 。
（2）加入碎瓷片的作用是            ；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是           （填正确答案标号）。
A．立即补加     B. 重新配料 C.不需补加 D.冷却后补加
（3）分液漏斗在使用前须清洗干净并        ；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的
        （填“上口倒出”或“下口倒出”）。
（4）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是             。
（5）在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有           （填正确答案标号）。
A．圆底烧瓶     B.温度计        C.吸滤瓶        D.冷凝管        E.接收器
（6）本实验所得到的环己烯产率是         _（填正确答案标号）。
A.41%       B.50%   C.61%   D.70%

实验室用燃烧法测定某种氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成。取Wg该种氨基酸放在纯氧气中充分燃烧，生成CO₂、H₂O和N₂。现按图示装置进行实验：

请回答下列有关问题：
(1)实验开始时，首先要通入一段时间的氧气，其理由是                       
(2)以上装置中需要加热的仪器有   (用字母填空，下同)操作时应先点燃   处的酒精灯。
(3)A装置中发生反应的化学方程式是                                 
(4)装置D的作用是                                                 
(5)读取N₂体积时，应注意：
①                                                              
②                                                                
(6)实验中测得N₂的体积为VmL(已折算为标准状况)。为确定此氨基酸的分子式，还需要的有关数据有______(用字母填空)。

A．生成CO2气体的质量	B．生成水的质量
C．通入氧气的体积	D．氨基酸的分子量

为了比较①H－OH，②CH₃COOH，③CH₃CH₂—OH，④H₂CO₃,⑤苯酚五种物质分子中—OH上氢原子的活动性顺序，某课外活动小组设计了如下表所示的实验方案。请你利用有关实验仪器及给出的试剂，填写表中的空格，完成上述实验方案。可供选用的试剂有：紫色石蕊试液、金属钠、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液。实验中所需仪器自选。

实验步骤和操作	实验现象	结论(－OH上氢原子活动性顺序)
（1）.五种物质各取少量于五支试管中，各加入紫色石蕊试液2～3滴	②、④变红，其它不变	②、④＞①、③、⑤
（2）．
（3）．①、③、⑤各取少量于试管中，各加入少量NaOH溶液	⑤由浑浊变澄清	⑤＞①、③
（4）.

（5）.通过以上实验比较，从而得出这五种物质分子中—OH上氢原子的活动性由强到弱的顺序为(填序号)                                        。