2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练55物质制备型综合实验

课时跟踪练55物质制备型综合试验1．MnSO4·H2O是一种易溶于水的微红色斜方晶体，试验室用SO2还原MnO2制备MnSO4。甲同学设计如下图所示的装置制备硫酸锰。请回答下列有关问题：(1)仪器组装好后首先进行的操作是_________________。(2)装置B中的试剂为__________，装置E的作用为________________________。(3)装置D中发生反应的化学方程式为____________________。要从装置D中获得纯净的MnSO4·H2O，应在视察到___________________现象时停止通入SO2。(4)装置D中水浴温度应限制在80℃左右，温度不能过高的缘由是_______________________________________________________。(5)乙同学认为甲同学的设计过于困难，设计了下图装置制备硫酸锰：简述该装置的优点：________________________________________(填写两点)。解析：(1)仪器组装好后首先进行的操作是检查装置的气密性。(2)浓盐酸和亚硫酸钠反应生成的二氧化硫气体中含有杂质气体氯化氢，装置B中盛放饱和NaHSO3溶液除去二氧化硫中的氯化氢，装置E用于吸取尾气(SO2)。(3)装置D中二氧化硫与二氧化锰反应生成MnSO4，要获得纯净的MnSO4·H2O，应当在视察到三颈烧瓶中黑色粉末完全消逝时停止通入SO2。(4)装置D中水浴温度应限制在80℃左右，温度过高时气体的溶解度减小，不利于制备硫酸锰晶体。(5)浓硫酸和亚硫酸钠反应生成的二氧化硫气体不含杂质气体，干脆通入三颈烧瓶中与二氧化锰反应生成MnSO4，同时设计有多孔球泡，吸取SO2更充分。答案：(1)检查装置的气密性(2)饱和NaHSO3溶液吸取SO2(3)MnO2＋SO2=MnSO4三颈烧瓶中黑色粉末完全消逝(4)温度过高时，SO2在水中的溶解度减小，不利于制备硫酸锰晶体(5)操作简洁，有多孔球泡，吸取SO2更充分(答案合理即可)2．磺酰氯(SO2Cl2)是一种重要的有机合成试剂，试验室可利用SO2与Cl2在活性炭作用下反应制取少量的SO2Cl2，装置如下图所示(部分夹持装置省略)。已知SO2Cl2的熔点为－54.1℃，沸点为69.1℃，遇水能发生猛烈的水解反应，并产生白雾。回答下列问题。(1)装置甲可以用于试验室制SO2，下列试剂组合合适的是________(填字母)。A．18.4mol·L－1的硫酸和CuB．10mol·L－1的硝酸和Na2SO3固体C．70%的硫酸和Na2SO3固体装置庚中发生反应的离子方程式为_________________________。(2)导管a的作用是___________________________。仪器b盛放的试剂为______________。装置乙和丁中可以运用同一种试剂，该试剂为_________________________________________。(3)限制反应过程中装置丙中进气速率的方法是______________________________________________________________________________________________________________________。试验结束时，关闭分液漏斗活塞和止水夹k，此时装置戊的作用是_____________________________________________________。(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解，也能制得磺酰氯与另外一种物质，该反应的化学方程式为___________________________________________。(5)若反应中消耗氯气的体积为896mL(已转化为标准状况，SO2足量)，最终得到3.3g纯净的磺酰氯，则磺酰氯的产率为________________(保留三位有效数字)。解析：(1)A．18.4mol·L－1的硫酸和Cu混合，不加热时，反应不能发生，故A错误；B．10mol·L－1的硝酸和Na2SO3固体混合，硝酸会将Na2SO3氧化为Na2SO4，没有SO2生成，故B错误；C．70%的硫酸和Na2SO3固体混合后发生复分解反应生成SO2气体，故C正确。装置庚中，KMnO4与浓盐酸反应生成MnCl2、Cl2和H2O，离子方程式为2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(2)导管a可调整分液漏斗内外压强相等，所以其作用是平衡分液漏斗内外压强，便于浓盐酸顺当流下；仪器b的作用是吸取SO2和Cl2，同时防止空气中的水蒸气进入，所以盛放的试剂为碱石灰；装置乙和丁中可以运用同一种试剂，该试剂能同时干燥SO2和Cl2，应为浓硫酸。(3)可通过视察装置乙、丁中气泡的生成速率来限制装置甲、庚中分液漏斗中液体的滴加速率；试验结束时，关闭分液漏斗活塞和止水夹k，此时生成的Cl2进入装置戊中，装置戊的作用是平衡压强，贮存少量氯气。(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解，也能制得磺酰氯与另外一种物质，由元素守恒可确定另一种物质为H2SO4，该反应的化学方程式为2ClSO3Heq\o(=,\s\up7(△))SO2Cl2＋H2SO4。(5)n(Cl2)＝eq\f(896mL,22400mL·mol－1)＝0.04mol，故理论上可得到0.04molSO2Cl2，质量为0.04mol×135g·mol－1＝5.4g，故磺酰氯的产率为eq\f(3.3g,5.4g)×100%≈61.1%。答案：(1)C2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O(2)平衡分液漏斗内外压强，便于浓盐酸顺当流下碱石灰浓硫酸(3)通过视察装置乙、丁中气泡的生成速率来限制装置甲、庚中分液漏斗中液体的滴加速率平衡压强，贮存少量氯气(4)2ClSO3Heq\o(=,\s\up7(△))SO2Cl2＋H2SO4(5)61.1%3．(2024·新高考辽宁卷)2-噻吩乙醇(Mr＝128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体，其制备方法如下：Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300mL液体A和4.60g金属钠，加热至钠熔化后，盖紧塞子，振荡至大量微小钠珠出现。Ⅱ.制噻吩钠。降温至10℃，加入25mL噻吩，反应至钠砂消逝。Ⅲ.制噻吩乙醇钠。降温至－10℃，加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液，反应30min。Ⅳ.水解。复原室温，加入70mL水，搅拌30min；加盐酸调pH至4～6，接着反应2h，分液；用水洗涤有机相，二次分液。Ⅴ.分别。向有机相中加入无水MgSO4，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后，得到产品17.92g。回答下列问题：(1)步骤Ⅰ中液体A可以选择________。a．乙醇b．水c．甲苯d．液氨(2)噻吩沸点低于吡咯()的缘由是____________________。(3)步骤Ⅱ的化学方程式为___________________________________。(4)步骤Ⅲ中反应放热，为防止温度过高引发副反应，加入环氧乙烷溶液的方法是___________________________________________。(5)步骤Ⅳ中用盐酸调整pH的目的是____________________________。(6)下列仪器在步骤Ⅴ中无需运用的是____________________(填名称)；无水MgSO4的作用为________________________________。(7)产品的产率为________(用Na计算，精确至0.1%)。解析：(1)该试验条件下，乙醇、水、液氨均会与Na反应，而步骤Ⅰ的目的是熔化钠，故液体A应选甲苯。(2)吡咯分子中含有—NH—，分子间可形成氢键，而噻吩分子间只有范德华力，故噻吩沸点低于吡咯。(3)依据题目信息及原子守恒可知，步骤Ⅱ中噻吩和Na反应生成噻吩钠和H2：2＋2Na→2＋H2↑。(4)为防止温度过高引发副反应，应限制投料量和投料速度，可分批、多次加入试剂。(5)2-噻吩乙醇钠水解产生2-噻吩乙醇和NaOH，用盐酸调整pH可中和NaOH，促进水解平衡正向移动，使水解进行更彻底。(6)步骤Ⅴ涉及的操作有过滤、蒸馏，过滤需用到漏斗、玻璃棒、烧杯，蒸馏装置(夹持、加热仪器略去)是，故无需运用的仪器是球形冷凝管、分液漏斗。无水MgSO4的作用为作为吸水剂，除去产品中的水分。(7)由反应关系可知，1mol钠～1mol2-噻吩乙醇，4.60gNa的物质的量是0.2mol，故2-噻吩乙醇的理论产量为0.2mol×128g·mol－1＝25.6g，而实际产量为17.92g，故产品的产率为eq\f(17.92g,25.6g)×100%＝70.0%。答案：(1)c(2)吡咯分子中含有—NH—，分子间可形成氢键(3)2＋2Na→2＋H2↑(4)分批、多次加入(5)与2-噻吩乙醇钠水解产生的OH－反应，使水解更彻底(6)球形冷凝管、分液漏斗吸取水分(7)70.0%4．(2024·湛江一中月考)糠酸(熔点为133℃，沸点为231℃，在热水中溶解度较大，微溶于冷水)和糠醇(熔点为－29℃，沸点为171℃)均为重要的化工中间体，工业上可利用糠醛(沸点为161.7℃，易被氧化)发生歧化反应制取这两种物质(该反应为强放热反应)，反应原理和试验装置如下：试验步骤：步骤1：向三颈烧瓶中加入8.2mL(约0.2mol)新蒸馏的糠醛，通过仪器A向三颈烧瓶中缓慢滴加8mL33%的NaOH溶液。搅拌并保持反应温度为8～12℃，回流20min，得到粗产品。步骤2：将粗产品倒入盛有10mL水的烧杯中，然后将液体转移至分液漏斗中，用乙醚萃取4次，分液得到水层和醚层。步骤3：向水层中分批滴加25%的盐酸，调至溶液的pH＝3，冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤，得到糠酸粗品；向醚层中加入无水碳酸钾干燥，过滤除掉碳酸钾后，分别乙醚(乙醚的沸点为34.6℃)和糠醇。回答下列问题：(1)仪器A的名称为____________。与直形冷凝管相比，运用仪器B的优点是____________________________________________。(2)该反应必需严格限制反应温度为8～12℃，试验中限制温度的措施为________________________________________________________________________________________________________________________。(3)步骤3中分别乙醚和糠醇的试验操作为____________________。(4)步骤3中洗涤粗糠酸用冷水的缘由是_____________________。进一步将粗糠酸提纯，应接受的方法是________________。(5)取1.120g提纯后的糠酸样品，配成100mL溶液，精确量取20.00mL于锥形瓶中，加入几滴酚酞溶液，用0.0800mol·L－1NaOH标准溶液滴定，平行滴定三次，平均消耗NaOH标准溶液24.80mL。糠酸的纯度为____________。该中和滴定试验中，若其他试验操作均正确，则下列试验操作造成测得的糠酸的纯度比实际偏低的是________(填字母)。A．碱式滴定管用蒸馏水洗净后，未用NaOH标准溶液润洗B．指示剂酚酞溶液滴加过多(酚酞是一种弱酸)C．锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后，再用配制好的糠酸样品溶液润洗2～3次，将润洗液倒掉，再装入20.00mL糠酸样品溶液，进行中和滴定D．滴定前仰视碱式滴定管液面读数，滴定后俯视碱式滴定管液面读数解析：(1)仪器A的名称为恒压滴液漏斗；仪器B中内管与冷却水的接触面积更大，冷凝效果更好。(2)试验中限制反应温度为8～12℃的措施是缓慢滴加NaOH溶液，接受冰水浴给反应装置降温。(3)乙醚和糠醇互溶，且沸点不同，所以可接受蒸馏的方式分别混合物。(4)糠酸在冷水中的溶解度小，因此用冷水洗涤糠酸，可降低因溶解而造成的损失。将不纯的固体进一步提纯，应接受的方法是重结晶。(5)依据题干数据可计算出糠酸的纯度为eq\f(0.0800mol·L－1×0.0248L×\f(100mL,20.00mL)×112g·mol－1,1.120g)×100%＝99.2%。A．未用NaOH标准溶液润洗碱式滴定管，则滴定管中的标准溶液浓度变小，滴定时消耗标准溶液的体积偏大，测得的糠酸的纯度比实际偏高；B．指示剂酚酞溶液滴加过多(酚酞是一种弱酸)，则消耗NaOH标准溶液的体积偏大，测得的糠酸的纯度比实际偏高；C．锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后，再用配制好的糠酸样品溶液润洗2～3次，将润洗液倒掉，再装入20.00mL糠酸样品溶液，进行中和滴定，则锥形瓶中糠酸样品溶液的体积偏大，滴定结束时消耗NaOH标准溶液的体积偏大，测得的糠酸的纯度比实际偏高；D．滴定前仰视碱式滴定管液面读数，滴定后俯视碱式滴定管液面读数，则二次读数之差偏小，造成消耗NaOH标准溶液的体积读数偏小，测得的糠酸的纯度比实际偏低。答案：(1)恒压滴液漏斗内管与冷却水的接触面积更大，冷凝效果更好(2)缓慢滴加NaOH溶液，接受冰水浴给反应装置降温(3)蒸馏(4)削减产品因溶解而造成的损失重结晶(5)99.2%D5．(2024·惠州高三调研)工业制备并提取一氯乙酸(ClCH2COOH)的母液中有CH3COOH、ClCH2COOH、Cl2CHCOOH等残留。试验室用多孔硫颗粒作为催化剂，对母液进行深度氯化，使其中残留物转化为有广泛应用价值的三氯乙酸(CCl3COOH)。主要反应：ClCH2COOH＋2Cl2eq\o(→,\s\up7(S),\s\do8(△))CCl3COOH＋2HCl。制备装置如图所示。回答下列问题：(1)装置甲中用仪器X替换分液漏斗的好处是_____________。(2)装置甲中制取Cl2的离子方程式为___________________。(3)装置丁中仪器Y的名称是____________。(4)制备三氯乙酸时，须要限制温度在140℃左右持续加热，则装置丁的加热方法是____________(填“水浴加热”“油浴加热”或“酒精灯干脆加热”)。(5)制备三氯乙酸过程中不须要另加沸石，缘由是____________________。(6)可以用pKa(pKa＝－lgKa)来衡量酸性的强弱，下表是部分酸的pKa数据：物质ClCH2COOHCl2CHCOOHCCl3COOHH2SO3pKa(室温)2.861.290.65pKa1＝1.9、pKa2＝7.5①从表中数据可知，酸性强弱：ClCH2COOH<Cl2CHCOOH<CCl3COOH，请从物质结构的角度说明缘由：_____________________。②在Na2SO3溶液中加入足量的ClCH2COOH，反应的离子方程式为__________________________________________________________。解析：(1)装置甲中用仪器X替换分液漏斗的好处是能够平衡压强，使浓盐酸顺当滴下。(2)在装置甲中浓盐酸与KMnO4反应制取Cl2，反应的离子方程式为2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋16H＋＋10Cl－=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(3)装置丁中仪器Y的名称是球形冷凝管。(4)制备三氯乙酸时，须要限制温度在140℃左右持续加热，由于水浴加热温度不超过100℃，酒精灯干脆加热温度不简洁限制，因此装置丁的加热方法是油浴加热。(5)由