2024年高考化学第一轮复习讲义：第66讲　以物质制备为主的综合实验

第66讲以物质制备为主的综合实验

［复习目标］1.掌握物质制备型实验方案设计的原则。2.掌握解答物质制备型实验综合题的思

维模型。

类型一无机物的制备

■归纳整合

1.常见的气体发生装置

辨认下列常见的气体发生装置，完成下列问题:

(1)①用氯化镀与消石灰制取氨气，化学方程式为，

选用装置：(填字母，下同)。

②用浓氨水与碱石灰制取氨气，选用装置:。

(2)①用碳酸钠与稀硫酸制取二氧化碳，选用装置：o

②用石灰石与稀盐酸制取二氧化碳，选用装置：。

(3)①用浓盐酸与二氧化镭制取氯气,化学方程式为，

选用装置：o

②用漂白粉与浓盐酸制取少量氯气，化学方程式为,

选用装置：。

(4)铜与浓硝酸反应制取二氧化氮，选用装置：。

(5)实验室制取乙烯的装置，可以通过选用上面哪个装置进行改进？若橡皮塞最多只允许打两

个孔,应如何改进所选实验装置:______________________________________________________

(6)上述B装置还能制取的气体有：____________________________________________________

2.气体的净化

(1)设计原则：根据主要气体及杂质气体的性质差异来选择除杂试剂及除杂装置。

(2)吸收剂的选择

吸收剂的选择应根据被提纯气体的性质和杂质的性质来确定，一般情况如下:

①易溶于水的气体杂质可用水吸收；

②酸性杂质可用碱性物质吸收；

③碱性杂质可用酸性物质吸收：

④水为杂质时，可用干燥剂吸收；

⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。

3.尾气处理装置的选择

abcde

a装置用于吸收或溶解反应速率不是很快的气体，如用NaOH溶液吸收CL、CCh等。

b装置用于收集少量气体。

c、d装置用于吸收极易溶且溶解很快的气体，如HC1、HBr、NH3等，其中d装置吸收量较

少。

e装置于处理难以吸收的可燃性气体，如H?、CO等。

4.实验条件的控制

(1)排气方法

为了防止空气中的。2、CO?、水蒸气等干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中

的空气；有时也可充分利用反应产物气体(如氨气、氯气、二氧化硫等)排尽装置中的空气。

(2)控制气体的流速及用量

①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。

②观察气泡，控制气流速度，如图甲，可通过观察气泡得到N2、比的体积比约为1：3的混

合气体。

③平衡气压，如图乙，用长玻璃管平衡气压，防堵塞。

(3)压送液体

根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体，产生压强差，将液体压入或倒流入另一反

应容器。

(4)温度控制

①控制低温的目的：减少某些反应物或产物分解，如H2O2、NH4HCO3等；减少某些反应物

或产物挥发，如盐酸、氨水等；防止某些物质水解，避免副反应发生等。

②采取加热的目的：加快反应速率或使平衡移动，加速溶解等。

③常考的温度控制方式

a.水浴加热：均匀加热，反应温度在100°C以下。

b.油浴加热：均匀加热，反应温度在100〜2600c之间。

c.冰水冷却：使某物质液化、降低产物的溶解度；减少其他副反应，提高产品纯度等。

d.保温：如真空双层玻璃容器等。

5.解答物质制备综合实验题的一般程序

（1）认真阅读题干，提取有用信息，包括实验目的、反应条件、陌生物质的性质、陌生反应原

理等。

（2）仔细观察装置图（或框图），联想熟悉的实验，找出每件仪器（或步骤）与熟悉的某一实验相似

的地方，分析每件仪器中所装药品的作用。

（3）通读问题，整合信息，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识做出正

确解答。

■专项突破关键能力

1.（2022.齐齐哈尔市高三模拟）滨化亚铁（FeBq,易潮解、800℃升华）是一种无机化工产品，

常用作聚合反应催化剂，也用于制药工业。某同学在实验室制备FeBn（Fe与HBr反应），装

置（部分夹持仪器已省略）如图所示：

已知：2FeBr3=:空\2FeBrz+Br2t。

回答下列问题：

（1）盛放浓磷酸的仪器名称为

（2）写出烧瓶中发生反应的化学方程式：________________________________________________

（磷酸过量），该反应中体现的制酸原理是_______________________________________________

（3）上述装置中，X、Y分别盛装的试剂依次是（填字母）。

A.氯化钙、碱石灰B.碱石灰、氯化钙

C.氯化钙、硫酸铜D.氢氧化钠、硫酸铜

⑷实验结束后，关闭热源,仍需要通入一段时间N2,其目的是

⑸若用浓硫酸（生成S02和Bn）代替浓磷酸，同样可以制备FeBr2,请简述原因：

2.（2022•江西新余市高三模拟）硫氧化钾（KSCN）俗称玫瑰红酸钾，是一种用途广泛的化学药

品。实验室模拟工业制备硫氟化钾的实验装置如图所示：

NH4C1与

消石灰的

混合物（

阀？泡

已知：①CS2不溶于水，密度比水的大；②NH3不溶于CS2；③三颈烧瓶内盛有CS2、水和催

化剂。

回答下列问题：

⑴制备NH4SCN溶液：

①实验前，经检查装置的气密性良好。其中装置B中的试剂是。三颈烧瓶的下层

CS2液体必须浸没导气管口，目的是___________________________________________________

__________________________________________________________________________________O

②实验开始时，打开Ki，加热装置A、D,使A中产生的气体缓缓通入D中，发生反应CS?

+3NH3==NH4SCN+NH4Hs（该反应比较缓慢）至CS2消失。

⑵制备KSCN溶液：

①熄灭装置A处的酒精灯，关闭Ki和七，移开水浴，将装置D继续加热至105℃,当NH4HS

完全分解后（NH4Hs=H2st+NH3t），打开K2,继续保持液温105℃,缓缓滴入适量的KOH

溶液，发生反应的化学方程式为_______________________________________________________

__________________________________________________________________________________O

②使用KOH溶液会使产品KSCN固体中混有较多的K2S,工业上用相同浓度的K2cCh溶液

替换KOH溶液，除了原料成本因素外,优点是__________________________________________

__________________________________________________________________________________O

③装置E的作用是___________________________________________________________________

O

（3）制备KSCN晶体：先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压、、、过滤、

洗涤、干燥，得到硫氟化钾晶体。

类型二有机物的制备

■归纳整合

1.有机物制备的注意要点

(1)熟知常用仪器及用途

A

三颈烧瓶恒压滴液漏斗梨形分液漏斗

球形分液漏斗直形冷凝管球形冷凝管

(2)依据物质性质和反应特点选择加热或冷却方式

①加热：酒精灯的火焰温度一般在400〜500乙酸乙酯的制取、石油的蒸馈等实验选用酒

精灯加热，若温度要求更高，可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加

热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。

②冷凝回流

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。如图1、图3中的冷凝管，图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。

图3澳苯制取

③防暴沸：加沸石(或碎瓷片)，防止溶液暴沸；若开始忘加沸石(或碎瓷片)，需冷却后补加。

2.常见有机物分离提纯的方法

(1)分液：用于分离两种互不相溶(密度也不同)的液体。

(2)蒸储：用于分离沸点不同的互溶液体。分储的原理与此相同。

(3)洗气：用于除去气体混合物中的杂质，如乙烷中的乙烯可通过滨水洗气除去。

(4)萃取分液：如分离溟水中的溟和水，可用四氯化碳或苯进行萃取，然后分液。

3.有机物制备实验题的答题思路

有机物制备一般会给出相应的信息，通常会以表格的形式给出，表格中的

根据题给信息，数据主要是有机化合物的密度、沸点和在水中的溶解性，在分析这些数据

初步判定物质时要多进行横向和纵向地比较，密度主要是与水比较，沸点主要是表中各

性质物质的比较，溶解性主要是判断溶还是不溶。主要根据这些数据选择分离、

提纯的方法

注意仪器名称

所给的装置图中有一些不常见的仪器，要明确这些仪器的作用

和作用

大多数有机反应副反应较多，且为可逆反应，因此设计有机物制备实验方

案时，要注意控制反应条件，尽可能选择步骤少、副产物少的反应；由于

关注有机反应

副产物多，所以需要进行除杂、净化。另外，若为两种有机物参加的可逆

条件

反应，应考虑多加一些价廉的有机物，以提高另一种有机物的转化率和生

成物的产率

■专项突破唄曩嬲■口

1.(2022・常州模拟)乙醇酸钠(HOCH2coONa)又称羟基乙酸钠，它是一种有机原料，其相对

分子质量为98。羟基乙酸钠易溶于热水，微溶于冷水，不溶于醇、酸等有机溶剂。实验室拟

用氯乙酸(C1CH2coOH)和NaOH溶液制备少量羟基乙酸钠，此反应为剧烈的放热反应。具体

实验步骤如下：

步骤1：向如图所示装置的三颈烧瓶中，加入132.3g氯乙酸、50mL水，搅拌。逐步加入

40%NaOH溶液，在95℃继续搅拌反应2小时，反应过程控制pH约为9至10之间。

氢氧化钠

—B

/—温度计

磁转子

步骤2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量热水，操作1,滤液冷却至15℃,过滤得粗产品。

步骤3：粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，操作2,分离掉活性炭。

步骤4：将去除活性炭后的溶液加入适量乙醇中，操作3,过滤，干燥，得到羟基乙酸钠。

请回答下列问题：

(1)步骤］中，发生反应的化学方程式是_________________________________________________

(2)如图所示的装置中仪器B为球形冷凝管，下列说法不正确的是(填字母)。

A.球形冷凝管与直形冷凝管相比，冷却面积更大，效果更好

B.球形冷凝管既可以作倾斜式蒸储装置，也可用于垂直回流装置

C.在使用冷凝管进行蒸储操作时，一般蒸储物的沸点越高，蒸气越不易冷凝

(3)步骤2中,三颈烧瓶中如果忘加磁转子该如何操作:。

(4)上述步骤中，操作1、2、3的名称分别是(填字母)。

A.过滤，过滤，冷却结晶

B.趁热过滤，过滤，蒸发结晶

C.趁热过滤，趁热过滤，冷却结晶

(5)步骤4中，得到纯净羟基乙酸钠1.1mol,则实验产率为%(结果保留1位小数)。

2.席夫碱在有机合成、液晶材料、植物生长调节等多个领域有重要用途。学习小组在实验室

中探究由对甲基苯胺与苯甲醛在酸催化下制备对甲基苯

瞰•席夫碑(T__，_喇睜

像所示。

物质相对分子质量密度/(g,cm-3)熔点/℃沸点/℃溶解性

对甲基苯胺1070.9644200微溶于水，易溶于乙醇

乙醇460.78-11478溶于水

苯甲醛1061.0-26179微溶于水，与乙醇互溶

制备装置水蒸气蒸储装置

回答下列问题：

（1）实验步骤

①按图安装好制备装置，检查装置的气密性。向A中加入6.0g对甲基苯胺、5.0mL苯甲醛、

50mL乙醇和适量乙酸。其中分水器可接收并分离生成的水。乙醇的作用为

②控制反应温度为50℃,加热回流至反应结束，合适的加热方式为；A中发生

的主要反应的化学方程式为__________________________________________________________

___________________________________________________________________________:能说明

反应结束的实验现象为。

（2）纯化产品

①按图安装好水蒸气蒸储装置，检查装置的气密性。将A中反应后余液转移至D中，在C

中加入适量水，进行蒸储，将产品中的乙醇、对甲基苯胺和苯甲醛蒸出。玻璃管a的作用为

仪器b的名称为。

②蒸徳操作结束后，需先打开止水夹再停止加热的原因为•

③实验后将装置D中固体洗涤、干燥后，进一步通过（填操作名称）纯化后，得到

纯品6.0g。本实验的产品产率为（保留三位有效数字）。

真题演练明确考向

1.（2022•山东，18）实验室利用FeC124H2。和亚硫酰氯（SOCb）制备无水FeCh的装置如图所

示（加热及夹持装置略）。已知SOCL沸点为76℃,遇水极易反应生成两种酸性气体。回答下

列问题：

⑴实验开始先通N2。一段时间后，先加热装置（填“a”或"b”）。装置b内发生反

应的化学方程式为。

装置C、d共同起到的作用是o

⑵现有含少量杂质的FeCl2nH2O,为测定n值进行如下实验：

实验I：称取如g样品，用足量稀硫酸溶解后，用cmolL-LCnCh标准溶液滴定Fe2+达终

点时消耗VmL（滴定过程中CnO厂转化为CF+,C1不反应）。

实验II：另取如g样品，利用上述装置与足量SOC12反应后，固体质量为“2g。

则n=；下列情况会导致n测量值偏小的是（填字母）。

A.样品中含少量FeO杂质

B.样品与SOC12反应时失水不充分

C.实验I中，称重后样品发生了潮解

D.滴定达终点时发现滴定管尖嘴内有气泡生成

（3）用上述装置、根据反应TiO2+CCl4==TiCl4+CO2制备TiCl4o已知TiCk与CC14分子结

构相似，与CC14互溶，但极易水解。选择合适仪器并组装蒸储装置对TiCLi、CCL混合物进

行蒸储提纯（加热及夹持装置略），安装顺序为①⑨⑧（填序号），先储出的物质为

2.（2020•全国卷II,27）苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应

原理筒示如下:

COOK

+KMnO4―►+MnC)2

COOKcoon

+KC1

名称相对分子质量熔点/℃沸点/℃密度/(g・mLr)溶解性

不溶于水，易

甲苯92-95110.60.867

溶于乙醇

微溶于冷水，

122.4(100℃左

苯甲酸122248—易溶于乙醇、

右开始升华)

热水

实验步骤：

⑴在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、10()mL水和4.8g(约0.03mol)

高镭酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。

(2)停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并

将反应混合物趁热过滤，用少量