真空干燥-2024高考化学一轮复习

高考化学-实验综合题专项复习系列

专项5—真空干燥

（-）真空干燥器原理

真空干燥器如下图，干燥器顶部装有带旋塞开关的出气口，由此处抽气后，可使干燥器

内压力降低并趋于真空因而可以提高干燥效率。

（二）装置

（三）真空恒温干燥箱原理

对于一些在烘箱或一般干燥器中干燥都未能满足要求的样品，可用真空恒温干燥箱（下

图）干燥。其优点是干燥效率高，能除去晶体中的结晶水或结晶醇，同时由于装置内抽真空,

几乎没有氧气的存在，因为也可以防止物质被氧化。经过纯化准备进行分析鉴定（元素定量、

波谱鉴定等）的样品均需在真空恒温干燥器中真空干燥2h以上，彻底除去样品中可能存在

的有机溶剂结晶水或结晶醇。

（四）真空恒温干燥箱实物图

（五）高中习题中的体现

1,氯化亚铜（CuCl）是一种微溶于水、易溶于乙醇、易被氧化的白色粉末，以黄铁矿（主

要成分为CuFeS2）为原料制取CuCl的流程如图所示：

CuQ溶液

[浸取

黄铜矿4CuCl和S滤。--(CuChy-»|CuCl

I心

FeCl?溶液S

2

已知：CuCl(s)+2Cl(aq)[CuCl3](aq)o下列说法错误的是

A.“浸取”后所得浸取液可用来腐蚀铜制电路板

B.加入浓盐酸的目的是为了实现CuCl的净化

C.[CuCb产中加水可使平衡CuCl(s)+2Cl-(aq)[CuCbF(aq)逆向移动

D.采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl的产率和纯度

【答案】A

【解析】A.“浸取”后所得浸取液含有FeCL,FeCb与Cu单质不能发生反应，因此不

可用来腐蚀铜制电路板,A错误；B.加入浓盐酸后溶液中的c(Cl-)增大，

CuCl(s)+2Cl-(aq)[CuCbF(aq)正向移动，过滤除杂后加水稀释，平衡逆向移动，从而可

得纯净的CuCl,故该操作的目的是为了实现CuCl的净化，B正确；C.由于左侧反应物系

数大于生成物的系数，所以加水稀释时，反应物的浓度降低的多，平衡

CuCl(s)+2Cl(aq).[CuCbF(aq)逆向移动，C正确；D.乙醇沸点低易挥发，真空中无02

可防止CuCl被氧化，故采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl的产率和纯度，D正确；

故合理选项是A。

2.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末，微溶于水不溶

于乙醇及稀硫酸。以铜矿粉(含C%S、Cuq、CuS及少量FeS等)为原料制取CuCl的工艺流

程如下：

空气

铜矿粉灼烧

so2

NaCl粉末

已知：FeS高温条件下与氧气生成FeO;Cu?S高温条件下与氧气生成C%。;C%。在

酸性条件下会发生歧化反应。回答下列问题：

(1)“酸浸”时C%。发生反应的化学方程式为。

(2)生成滤渣反应的离子方程式为。

(3)可在上述流程中循环利用的物质有__________(填化学式),加热时试剂X的作用

__________________0

(4)“搅拌”时加入NaCl粉末的作用是_________________________。

(5)洗涤CuCl晶体所用的试剂为(填序号),洗涤后并在

真空干燥机内于70℃干燥2小时,冷却，密封包装。于70℃真空干燥的目的是

a.饱和Na2cO3溶液b.NaOH溶液c.无水乙醇d.稀硫酸

【答案】(1)飙。+凡$。4=CuJ+CuSOd+HQ

2++

(2)2Fe+H2O2+2H+6NH3-H2O=2Fe(OH)31+6NH4+2H2O

2++

(3)NH3作还原剂，WCu还原为Cu

(4)CuCl微溶于水，增大CT浓度，有利于CuCl析出(沉淀)

(5)c加快乙醇和水的挥发，防止CuCl被空气氧化

【解析】

分析流程可知，铜矿粉(含CU2S、CU2O、CuS及少量FeS等)加入空气灼烧，生成二氧

化氢和对应元素的金属氧化物，加入稀硫酸浸取过滤，X为铜单质，溶液中主要成分为硫酸

铜，硫酸铁，硫酸亚铁，加入过氧化氢氧化亚铁离子，氨气调节pH，除去铁元素，继续加

2+

入氨气和碳酸氢钠络合，生成CU(NH3)4,蒸氨过滤，获得CuO,过滤获得的Cu与铜离子

在氯化钠粉末加热条件下，获得产品CuCl,据此分析回答问题。

(1)“酸浸"时Cu2O发生反应的化学方程式为CU2O+H2SO4=CUSO4+CU+H2O;

(2)分析可知，滤渣为Fe(OH)3,加入氨气，反应离子方程式为

2++

2Fe+H2O2+2H+6NH3-H2O=2Fe(OH)3J+6NH：+2H2O;

(3)蒸氨产生的氨气可在上述流程中循环利用的物质有氨气，X为铜，其作用为与铜

离子发生归中反应生成亚铜离子；

(4)“搅拌”时加入NaCl粉末的作用是与生成的亚铜离子沉淀产生CuCl;

(5)结合分析可知，氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉

末，微溶于水不溶于乙醇及稀硫酸，洗涤CuCl晶体所用的试剂为乙醇，洗涤后并在真空干

燥机内于70℃干燥2小时，冷却，密封包装,于70℃真空干燥的目的是除去洗涤剂乙醇，

并防止氯化亚铜被氧化。

3.淀粉作为天然高分子材料，通过化学改性可以具有新的、独特的性能，其中接枝共

聚改性是近来发展较快的一种重要的手段和方法，所得到的接枝改性淀粉兼有天然和合成高

分子两者的优点，性能优异，在纺织、造纸、降解塑料、水处理工业等方面得到广泛的应用。

某化学小组在实验室中进行了丙熔酸乙酯接枝淀粉的制备实验。

实验装置：

O索氏槌取者

图I丙烯酸乙酶接枝淀粉制备装置图2产品纠i化装置

实验步骤：

步骤I：加入10mL乙醛于仪器a中，并用塞子封堵其中两个瓶口，缓慢加热至4(TC,

使乙醍全部挥发。

步骤H:向仪器a中加入9.60g可溶性淀粉［C6HHR)和100mL无氧水，50(下使淀粉

糊化30min。

步骤III：糊化完成后，加入。-3g硝酸锦钱作引发剂，静置。

步骤W:调节玻璃槽内温度为45y,加入丙烯酸乙酯21mL，继续反应3h。

步骤V:反应完成后，用无水乙醇洗涤、抽滤，干燥至恒重，得接枝淀粉粗品。

步骤VI：将得到的接枝淀粉粗品用滤纸包好置于滤纸筒内，在烧瓶中加入300mL易挥

发和易燃的丙酮，加入几粒沸石，控制温度为70(,蒸汽于侧管上升，经冷凝回流后滴入

样品中，当浸液积满一定量时即由虹吸管溢出，全部流入下部的烧瓶中，如此反复回流24h,

然后将其置于真空干燥箱干燥至恒重得到纯接枝产物2.58g。

回答下列问题：

(1)图1中仪器a和仪器b的名称分别为0玻璃槽中的液

体适宜选用(填“水”或“植物油

(2)氧气是丙烯酸乙酯和淀粉共聚接枝的阻聚剂，不利于共聚接枝反应的进行。除步

骤I中用乙醍排出装置中的空气外，实验中采取的消除氧气对反应影响的措施还有

(3)步骤II中淀粉糊化过程中有部分淀粉发生水解反应生成葡萄糖，该水解反应的化

学方程式为O

(4)步骤III中加入的引发剂硝酸硼安的化学式为(NH)Ce(NC>3)6，Ce元素的化合价为

(5)步骤VI的提取过程不可选用明火直接加热，原因是___________。与常规的萃取相

比，本实验中采用索氏提取器的优点是___________O

【答案】(1)三颈烧瓶球形冷凝管水

(2)步骤H中使用无氧水

50℃

(3)(C6H10O5)(I+«H2O一'Z?C6H12O6

淀粉葡萄糖

(4)M

(5)丙酮易挥发，易燃使用丙酮的量少，可实现连续萃取

【解析】

(1固1中仪器a和仪器b的名称分别为三颈烧瓶和球形冷凝管实验所需温度为452

和50(,适宜选用水浴加热；

(2)步骤n中使用无氧水也是消除氧气对实验干扰的措施；

(3)淀粉发生水解反应生成葡萄糖的化学方程式为

--------1

50℃

(C6H10O5)n+/7H2O♦«C6H12O6；

淀粉葡萄糖

(4)根据化合物中各元素化合价代数和为。可知硝酸铺钱中铀元素的化合价为M；

(5)提取所用溶剂为丙酮，丙酮易挥发，若采用明火加热，挥发出的丙酮蒸气容易被

点燃；与传统萃取相比，索氏提取器中的溶剂丙酮可以反复使用，既减少了溶剂用量，又能

高效萃取。

4.化学实验小组通过查阅相关资料，设计了以下制备无水氯化亚锡(SnCb)的实验方案：

a.将锡箔和浓盐酸(添加少量浓硝酸)装入三颈烧瓶，按下图组装好回流装置，在95℃

回流反应；

b.在CCh气氛下蒸发浓缩SnCb盐酸溶液，析出SnCU2H?。晶体，抽滤；

c.用乙酸酊［(CH3co0)20］脱去结晶水，得到无水SnCL晶体，抽滤并用乙醛洗涤，真

空干燥得到产品。

已知：Sn”具有较强还原性且易水解。

回答下列问题：

(1)仪器A的名称是___________。

(2)溶解锡箔时，向浓盐酸中添加少量浓硝酸的目的是

(3)采用回流装置的作用：__________________________

(4)直接在空气中加热浓缩SnCb盐酸溶液会生成Sn，+,写出该反应的离子方程式

(5)写出用乙酸酊脱去固体结晶水的化学方程式__________________________；若不用

乙酸酢而采用直接加热脱水的方式，则必须进行的操作是__________________；用乙醛洗涤

晶体的优点是__________________。

(6)实验室配制氯化亚锡溶液如欲装瓶存放一段时间，需要向瓶中既加入盐酸又加入

锡粒，目的分别是_________________________________________.

【答案】(1)(球形)冷凝管

(2)增强氧化性，加快溶解反应速率

(3)提高原料利用率、避免污染空气(答出一点即可)

2++4+

(4)2Sn+02+4H=2Sn+2H2O

(5)SnCl2.2H2O+2(CH3COO)2O=SnCl2+4CH3COOH在HC1气流保护下加热脱

水减少产品溶解损失且利于干燥固体

(6)加入盐酸抑制水解，加入锡粒防止氧化

【解析】

(1)根据装置图，仪器A的名称是(球形)冷凝管；

(2)溶解锡箔时，向浓盐酸中添加少量浓硝酸，增强氧化性，加快溶解反应速率；

(3)采用回流装置，可以提高原料利用率、避免污染空气；

(4)直接在空气中加热浓缩SnCb盐酸溶液，S/+被氧气氧化为S/+,反应的离子方程

式为2Sn2++C)2+4H+A2Sn4++2H2O；

(5)用乙酸酊脱去SMV2H2O结晶水，乙酸酊和SnCLZHQ中结晶水反应生成乙酸，

反应的化学方程式SnC12-2H2O+2(CH3COO)2O=SnCL+4CH3COOH;若不用乙酸酎而采用

直接加热脱水的方式，SnCL会发生水解反应，所以必须进行的操作是在HC1气流保护下加

热脱水；SnCl?(凡。不溶于乙醍,用乙醍洗涤晶体，可以减少产品溶解损失且利于干燥固

体；

(6)S/+易水解、且S/+易被氧化为Sn4+,所以需要向瓶中既加入盐酸又加入锡粒，

加入盐酸抑制水解，加入锡粒防止氧化。

5.纯的CuCl熔点为430℃,密度为4.14g・cm-3的白色四面体结晶，置于潮湿空气中迅

速氧化为Cu(OH)Cl而变为绿色。某兴趣小组用下列方法制取CuCl晶体。

合成反应方程式：2CuSO4+Na2so3+2NaCl+H2O=2CuClJ+2Na2so4+H2s

实验步骤如下：

I.制取CuSCU和NaCl混合溶液取25gCuSO5H2。和lOgNaCl固体于400mL烧杯中,

加入100mL水使其溶解。溶解后将混合液转移至三颈烧瓶中备用。

II.制备Na2sCh与Na2cCh混合溶液：取7.5gNa2SO3和5gNa2CO3固体溶于40mL水中，

将此混合溶液转移至150mL恒压滴液漏斗中备用。

II】如图组装好装置(夹持仪器略去)。

开启搅拌，使Na2sCh和Na2cCh混合液缓慢滴入三颈烧瓶中，控制滴加混合液速度，

使所需时间不低于1小时。加完后，继续搅拌10分钟。将三颈烧瓶中的混合物抽滤、洗涤、

干燥即可得粗产品。请回答下列问题：

(1)该方法制取过程中混合液应保持(填“酸性”、“碱性”或“中性)

步骤II加入Na2cCh的作用是______________________________________。

(2)步骤III中说法正确的是______________________________o

A.装置中的温度计显示温度会迅速升高

B.滴加太快容易发生其他副反应，而使制得的CuCl产品纯度下降

C.冷凝管上口排出的气体主要是S02

D.该兴趣小组制备过程中产生滤液、洗涤液等要进行无害化处理后才能排放

(3)该实验中需要过滤、洗涤、干燥，下列操作正确的是________________(选出正确

操作并排序)：

将抽气泵打开一把混合液与沉淀一起转移到玻璃砂漏斗中一一关小水龙头

t—7T真空干燥T产品。

A.用蒸储水洗涤三颈烧瓶2~3次

B.用1%的盐酸洗涤

C.用去氧水洗涤3次

D.用15mL无水乙醇洗涤

E.用滤液洗涤三颈烧瓶2~3次

(4)用电子天平称取1.000g粗产品置于预先放入50粒玻璃珠和10mL过量FeCb溶液

的250mL锥形瓶中不断摇动，待样品溶解后立即用O.OSOOmol-L1的KzCrzCh溶液与之完全

反应，根据消耗的溶液体积计算纯度，试回答(此条件下不被LCnCh氧化)

①加入玻璃珠的作用是_______________________O

②用本方法测得的样品纯度比实际值偏低的原因是_______________________O

【答案】(1)酸性将生成的硫酸反应掉，控制溶液的酸碱性；将三颈烧瓶中的空

气逐出，防止氯化亚铜被氧化

(2)BD

(3)EBCD

(4)加快反应速率，起研磨、搅拌作用氯化亚铜在与Fe3+反应过程中部分被氧

气氧化，加入Fe3+后生成的Fe2+在滴定过程中部分被空气中氧气氧化

【解析】

(1)铜离子在碱性条件下易生成氢氧化铜沉淀，所以制取过程中混合液应保持酸性；

步骤II加入Na2c03作用是将亚硫酸钠和硫酸铜反应生成的硫酸反应掉，控制溶液的酸碱性；

(2)

A.滴液速度很慢，装置中的温度计显示温度不会迅速升高，故A错误;

B.滴加太快容易使溶液酸性降低，生成氢氧化铜，而使制得的CuCl产品纯度下降，

故B正确；

C.冷凝管上口排出的气体主要是co2,故C错误；

D.该兴趣小组制备过程中产生滤液、洗涤液中含有重金属离子，要进行无害化处理后

才能排放，故D正确；

选BD;

(3)过滤、洗涤、干燥的正确操作是：将抽气泵打开一把混合液与沉淀一起转移到玻

璃砂漏斗中一为把三颈烧瓶中的CuCl完全转移到漏斗中，并防止CuCl溶解，用滤液洗涤

三颈烧瓶2~3次一关小水龙头一为除去晶体中混有的氢氧化物沉淀，用1%的盐酸洗涤-＞为

防止晶体被氧化，用去氧水洗涤3次，除去表面的盐酸一用15mL无水乙醇洗涤，除去晶体

表面的水分—真空干燥-产品；

(4)①玻璃珠起研磨、搅拌作用，加入玻璃珠可以加快反应速率。

②氯化亚铜在与Fe3+反应过程中部分被氧气氧化，加入Fe3+后生成的Fe?+在滴定过程中

部分被空气中氧气氧化，所以测得的样品纯度比实际值偏低。

6.氯化亚铜是一种重要的化工产品，常用作有机合成催化剂，还可用于颜料、防腐等

工业，它不溶于H2s04、HNO3和醇，微溶于水，可溶于浓盐酸和氨水，在潮湿空气中易水

解氧化成绿色的碱式氯化铜［Cs(OH)3C1］O以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原

料，采用硝酸镂氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

硝酸卷、水、硫酸(NILbSOj、Nll4d

1I

海绵铜一I溶解＞1过■I——H还原|_在司——J水洗］一［^司一

I3I

施渣谑液CuCl产品

(1)写出溶解过程中发生的氧化还原反应的离子方程式：

(2)还原过程中发生的主要反应的离子方程式：

(3)析出的CuCl晶体水洗后要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2h,

冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的原因是

(4)写出氯化亚铜在空气中被氧化的化学方程式

(5)如图是各反应物在最佳配比条件下，反应温度对CuCl产率影响.由图可知，溶

液温度控制在60℃时，CuCl产率能达到94%,当温度高于65℃时，CuCl产率会下降，其

原因可能是____________________________O

反应温度对氯化叶铜产率的影响曲线图

(6)以碳棒为电极电解CuCb溶液也可得到CuCl,写出电解时阴极上发生的电极反应

式：--------------------

2+2

【答案】(1)3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NOT+4H2。(2)2CU+SO3-+2C1+

2+

H2O=2CUCH+SO4-+2H(3)加快乙醇和水的挥发，防止CuCl在潮湿的空气中水解氧

化(4)4CuCl+Ch+4H2O=2Cu2(OH)3c1+2HC1(5)温度过高，一是促进了CuCl的

水解，二是促进了CuCl与空气中氧气发生反应(6)Cu2++e+Cl-=CuCH

【解析】(1)溶解过程中，Cu与N03-在酸性条件下发生氧化还原反应，离子方程式为：

+2+

3CU+2NO3-+8H=3CU+2NOT+4H2O,

+2+

故答案为3Cu+2NO3-+8H=3Cu+2NOt+4H2O;

(2)还原过程中，溶液中的CP被还原为CuCl,离子方程式为：2CU2++SO32+2C1+

2+

H2O=2CUCH+SO4-+2H,

2+22+

故答案为2CU+SO3+2C1-+H2O=2CUC1I+SO4-+2H;

(3)真空干燥可以加快乙醇和水的挥发，密封包装可以防止CuCl在潮湿空气中水解、

氧化,

故答案为加快乙醇和水的挥发，防止CuCl在潮湿的空气中水解氧化；

(4)由题给信息可知，CuCl在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[CU2(OH)

3C1],根据得失电子守恒及原子守恒写出生成物并配平，化学方程式为：4CUC1+O2+

4H2O=2CU2(OH)3C1+2HC1,

故答案为4CUC1+O2+4H2O=2CU2(OH)3C1+2HC1;

(5)因在60℃时CuCl产率最大，根据信息可知，随温度升高，促进了CuCl的水解,

CuCl被氧化的速度加快，

故答案为温度过高,一是促进了CuCl的水解,二是促进了CuCl与空气中氧气发生反

应；

(6)电解时，阴极上CN+得电子，电极反应式为：Cu2++e-+Cl-=CuCH,

2+

故答案为Cu+e+Cl=CuCH0

7.焦亚硫酸钠(Na2s2O5)在食品加工中常作防腐剂、漂白剂、疏松剂，焦亚硫酸钠具有

还原性，受潮和温度高于150℃易分解。焦亚硫酸钠与亚硫酸氢钠的转化关系是

H2O

Na2s2O5NaHS03o工业上制取原理是用纯碱与亚硫酸氢钠溶液混合而成的悬浮液吸收二

H2O

氧化硫至过饱和，再从亚硫酸氢钠过饱和溶液中结晶析出焦亚硫酸钠产品。实验室模拟制取

焦亚硫酸钠流程如下：

SO,Na2co，固体S0

iII2

Na2cO3溶液——►!II——>|nI——►!IllI——►!IV|——►Na2sR

pH=4.1pH=7~8pH=4.1

(1)I中用Na2cCh溶液吸收SO2，随着SO2的持续通入，溶液中各组分的质量分数变化

如图所示。图中线2表示的组分是______________________(填化学式，下同)。I中产物是

组

分

的

r^

ll分t

数

必须缓

固体时

2cCh

加Na

___添

______

______

______

是___

体目的

Ch固

Na2c

添加

I中

(2)I

.

______

______

______

原因是

断搅拌

同时不

慢、

是

中操作

品IV

。5产

Na2s2

得到

应，要

热反

是放

应均

热效

反应

III中

、L

⑶I

是

的数据

时测量

,此

入S0

止通

时停

要及

染，需

的污

环境

少对

了减

中为

⑷III

2

____。

______

______

______

目的是

干燥的

，真空

装置

体的

2O5晶

Na2s

干燥

真空

图为

(5)上

气

CO

中有

反应