高考化学总复习专练：以物质制备为主的综合实验 （二）

第58讲以物质制备为主的综合实验

层次1基础性

1.(14分)(2024・七省适应性测试黑龙江、吉林卷)芳基亚胺酯是重要的有机反应中间体，受热易分

解，可由屑在酸催化下与醇发生Pinner反应制备，原理如图所示。

NH2CrNH

HCI气体+,R'—OH人,Na2CO3人.

R—CN-----------►R^^NHCr------------>ROR'----------►ROR'

某实验小组以苯甲情(O-CN,〃产103)和三氟乙醇(CF3cH2OH,Mr=100)为原料合成茶甲亚

胺三氟乙酯。步骤如下：

I.将20.6g苯甲月青与21.6g三氟乙醇置于容器中，冰浴降温至0℃o

II.向容器中持续通入HC1气体4小时，密封容器。

IH.室温下在HC1氛围中继续搅拌反应液24小时,冷却至0C抽滤得白色固体，用乙睛洗涤。

N.将洗涤后的白色固体加入饱和Na2cCh溶液中，低温下反应，有机溶剂萃取3次,合并有机相。

V.向有机相中加入无水MgSO,过滤，蒸去溶剂得产品20.3go

回答下列问题：

(1)实验室中可用浓盐酸和无水CaCk制备干燥的HC1气体，下列仪器中一定需要的为

(填仪器名称)。

(flif

第步通气完毕后，容器密封的T原因为__l_r______________&___________

(2)IIo

(3)第川步中得到的白色固体主要成分为(填字母)。

(4)第IV步中选择低温的原因为_____________________________________

(5)第IV步萃取时可选用的有机溶剂为(填字母)。

A.丙酮B.乙酸

C.乙酸乙酯D.甲醇

(6)第V步中无水MgSO』的作用为。

(7)本实验的产率为o

2.(10分)(2024•浙江1月卷)H2s可用于合成光电材料。某兴趣小组用CaS与MgCb反应制备液

态山，实验装置如图，反应方程式为CaS+MgCl2+2H?O—CaCL+Mg(OH)2+H2ST。

冷却剂

(-80t)

f威水液态H’Sn一

60七水浴1

永一

玻璃棉)NaHS溶液

冷却剂

(-50P样形「冰盐冷浴

E

已知:①H2s的沸点是.61℃,有毒;

②装置A内产生的H2s气体中含有酸性气体杂质。

请回答：

(1)仪器X的名称是o

(2)完善虚框内的装置排序:A-B-()-()-(JFTG

(3)下列干燥剂，可用于装置C中的是

A.氢氧化钾B.五氧化二磷

C.氯化钙D.碱石灰

(4)装置G中汞的两个作用是:①平衡气压;②o

(5)下列说法正确的是。

A.该实验操作须在通风橱中进行

B.装置D的主要作用是预冷却H2s

C.加入的MgCb固体，可使MgCb溶液保持饱和，有利于平稳持续产生H2s

D.该实验产生的尾气可用硝酸吸收

⑹取0.680gH2s产品,与足量CuSO4溶液充分反应后，将生成的CuS置于己恒重、质量为

31.230g的用埸中，煨烧生成CuO,恒重后总质量为32.814即产品的纯度为。

3.(13分)(2025・八省联考云南卷)二苯乙醇酸是一种皮肤再生调节剂。由二苯乙二酮制备二苯乙

静酸的反应原理为

实验步骤如下:

I.在圆底烧瓶中加入1.30gKOH、2.6mL水、1.05g二苯乙二酮和4.0mL95%的乙醇溶液、

水浴加热回流15min(装置.如图，加热及夹持装置省略)。

H.将I中所得混合物转入烧杯中，冰水浴冷却结晶,过滤、洗涤。将晶体溶于35.0mL蒸t®水中,

调节pH至少量胶状物(未反应的二苯乙二酮)浮于液面，加入活性炭，搅拌、过滤。

山.向滤液中缓慢滴加5.()%的盐酸，调节pH<3.()(用刚果红试纸检测)。冰水浴冷却，有大量晶体

析出。过滤、冰水洗涤，得粗产品。

IV.将粗产品加热水溶解，冷却结晶，过滤、冰水洗涤、干燥，得0.46g产品。

已知:①相关物质的信息见下表

熔点

物质性质PK溶解性

℃

二苯乙二酮21()淡黄色固体95-不溶于水，溶于乙醇、苯

二苯乙醇酸228无色晶体1503.06易溶于热水或苯，难溶于冰水

蓝色蓝紫色红色

②刚果红试纸变色范围:一力5X)一~"PH

回答下列问题：

(1)步骤I中选用量筒的最适宜规格为(填字母)。

A.5mLB.25mLC.50mL

(2)圆底烧瓶中加沸石的作用是______________________________

(3)步骤II加活性炭的目的是o

(4)步骤川中刚果红试纸变色时，停止滴加盐酸;溶液中涉及的化学方程式

为。

(5)步骤N中检验产品是否洗净的方法为o

(6)关于该实验，下列说法错误的是(填字母)。

A.步骤I改用酒精灯直接加然更便于控制体系温度

B.步骤IV的操作为重结晶

C.可通过测定二苯乙静酸的熔点定性判断其纯度

(7)二苯乙醇酸的产率为(列出计算式即可)。

(8)不改变装置和原料用量，提高产率的方法有(填

条即可)。

层次2综合性

4.(14分)(2023・湖南卷)金属Ni对此有强吸附作用，被广泛用于硝基或埃基等不饱和基团的催化

氢化反应。将块状Ni转化成多孔型雷尼Ni后，其催化活性显著提高。

已知:①雷尼Ni暴露在空气中可以自燃，在制备和使用时，需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”；

②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。

某实验小组制备宙尼Ni并探究其催化氨化性能的实验如下。

步骤1:雷尼Ni的制备

步骤2:邻硝基苯胺的催化氢化反应

反应的原理和实脸装置图如下(夹持装置和搅拌装置略)。装置I用于储存H2和监测反应过

程。

回答下列问题。

(1)操作(a)中，反应的离子方程式是。

(2)操作(d)中，判断宙尼Ni被水洗净的方法是o

(3)操作(e)中，下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是(填字母)。

A.丙酮B.四氯化碳

C.乙醇D.正己烷

(4)向集气管中充入山时，三通阀的孔路位置如下图所示。发生氢化反应时,集气管向装置II供

气，此时孔路位置需调节为o

向集气管中充入H2旬)

集气管向装置n供气令。后④

ABCD

(5)仪器M的名称是o

(6)反应前应向装置II中通入N2一段时间，目的是

(7)如果将三颈烧瓶N中的导气管口插入液面以下，可能导致的后果是。

(8)判断氢化反应完全的现象是o

5.(12分)(2024.湖南长沙一中二模)硫眼

［CS(NH2)2］在药物制备、金属矿物浮选等方面有广泛应用,实验室中可先制备Ca(HS)2,然后

Ca(HSh再与CaCN?合成CS［NH2)2,实验装置(央持及加热装置略)如图所示。问答卜.列问题。

已知:CS(NHZ)2易溶于水，易被氧化,受热时部分发生异构化生成NH4SCNO

实验(一):制备硫胭。

(I)装置B中饱和NaHS溶液的作用是o

(2)检查装置气密性后加入试剂，打开Ki,通入一段时间N-再打开K2,当观察到

时,再打开K.3。

(3)完成(2)中操作后,水浴加热装置D,在80℃条件下合成硫胭，控制温度在80℃的原因

是；

装置D中除生成硫腺外,还生成一种碱，写出该过程D中发生反应的化学方程

式:。

实验(二):探究硫胭的性质。

(4)①取少量CS(NHZ)2溶于水加热至150C一段时间后再冷却至室温，滴加，可检验

是否有SCN生成。

②取少量CS(NH“2溶于NaOH溶液，加入CuSO。溶液，过滤，洗涤，得到黑色固体,由此推

知,CS(NH2)2在碱性条件下会生成.•(填离子符号)。

③取少量CS(NH2)2溶液通过如图实验验证CS(NH?)2被酸性KMnCh溶液氧化的产物。关闭K,

发现电流计指针偏转;一段时间后,左烧杯中酸性KMnCU溶液褪色，右烧杯中产生两种无毒气体,

其溶液经检验有SOf生成，如石墨电极上的反应式为o

实验(三):硫肥的质量分数的测定。

(5)装置D反应后的液体经分离、提纯、烘干可得产品。测定产品的纯度:称取/〃g产品,加水溶

解配成250mL溶液，取25mL于锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用cmol-L-1酸性KMnCh标准溶液滴

定,滴定至终点时消耗标准溶液VmLo则样品中硫胭的质量分数为(用含〃?、

c、V的代数式表示)。

6.(8分)(2024♦沏南长沙高三模拟)醋酸钻与双水杨醛缩乙二胺形成的配合物［Co(II)Salcn］具有可

逆载氧能力,能模拟金属蛋臼的载氧作用，在催化氧化反应中应用广泛。该配合物的合成反应如

下所示，回答下列问题。

I.合成

（1）合成装置如图所示。在氮气保护下，向含有双水杨醛缩乙二胺的乙醇溶液中缓慢滴加醋酸钻

的乙醇溶液，加热回流。A处应安装的仪器是（填名称）,B处应安装的仪器是

（填名称）。装置C的作用是。

A八（忸

通氮气个O

（2）回流1h,沉淀转化为暗红色晶体。回流结束后进行如耳操作：

A.停止通氮气

B.停止加热

C.关闭冷凝水

正确的操作顺序为（填字母）。充分冷却后将溶液过滤、洗涤并干燥，得到配合物

［Co（II）Salen］<>

n.载氧量测定

⑶将"7g的［Co（II）Salen］（相对分子质量为MJ加入圆底烧瓶中，在恒压滴液漏斗中加入DMF（配

合物在DMF中可吸氧），按如图连接装置。通入氧气,赶尽体系内的空气。检查仪器气密性的操

作为:先关闭，然后调节水平仪的液面至与景气管液面产生一定液面差。装置不

漏气的现象是..

活塞1

▽6Q中活塞2

水平仪X厂-［

M3

（4）调整水平仪高度,待量气管液面与水平仪液面齐平时，记录量气管液面的体积刻度为V”将

DMF加入圆底烧瓶，待吸氧反应结束后，再次使量气管液面与水平仪液面齐平，记录量气管液面

的体积刻度已知大气压为〃，氧气的压强为〃（OD,温度为/℃。配合物载氧量［〃（吸收的

O2）：MCo（H）Salen］）］的计算式为_

（结合理想气体状态方程进行解答，上述H、％对应的单位均为n?）。

层次3创新性

7.（12分）（2024•沏南考前信息卷）亚硝酰氯（NOCI）常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体,其熔点

-64.5°C,沸点-5.5°C,气态时呈黄色，液态时呈红褐色，具有刺鼻恶臭气味，遇水易反应生成一种氯

化物和两种氮的常见氧化物，其中一种呈红棕色。NO。可由NO与纯净的Ch合成，相关实验装

置如图所示（夹持装置略去）。请回答下列问题。

I.02的制备

(1)若用高锈酸钾制备。2,发生装置可选(填字母)，反应的离子方程式

为O

(2)欲收集一瓶纯净干燥的氯气，选择上图中的装置，其连接顺序为a--j-h(按气流方向

填小写字母)。

H.合成NOC1

XY7

(3)仪器m的名称为，写出N0C1中NM化合价:。

(4)-10℃冰盐水的作用是。

(5)若实验中用NaOH溶液进行尾气处理，无水CaCb的作用是。

III.亚硝酰氯(NOCI)纯度测定:将所得亚硝酰氯(NOCI)产品14.00g溶于水，配制成250mL溶液;

取出25mL,以NazCrCh溶液为指示剂，用0.80moLL"AgNCh标准溶液滴定至终点，消耗标准溶

液的体积为22.40mLo(已如:AgzCrCh为砖红色固体，样品中杂质不参与反应)

(6)滴定终点的现象是o

第58讲以物质制备为主的综合实验

1.答案：(i)恒压滴液漏斗

(2)防止HC1气体挥发,使反应更充分

(3)C(4)防止芳基亚胺酯受热分解(5)C

(6)作为干燥剂除去有机相中的水(7)50%

解析:由反应原理可知，OCN先在HC1氛围中反应转化为◎=«HC「，O-=AHQ

-

NH2CINH2CI-

z\,z\,

再与CF3cH20H反应生成1U0CFs,U°c"和碳酸钠溶液反应生成芳基亚胺

酯。

(1)实验室中可用浓盐酸和无水CaCL制备干燥的HC1气俶需要用到恒压滴液漏斗，不需要球形

冷凝管、容量瓶和培养皿。

(2)该反应过程中涉及HC1气体，需要考虑不能有气体漏出，第H步通气完毕后，容器密封的原因

为防止HC1气体挥发，使反应更充分。

(3)由反应原理可知先在HQ氛围中反应转化为。=Mc「，O=RHCI再

NH2CP

与CF3cH20H反应生成"*3,故选c。

(4)芳基亚胺酯受热易分解悌IV步中选择低温的原因为防止芳基亚胺酯受热分解。

(5)苯甲亚胺三氟乙酯属于酯类，在乙酸乙酯中的溶解度较大,乙酸和甲醇能溶于水，不能用来萃

取，第IV步萃取时可选用的有机溶剂为乙酸乙酯，故选C。

(6)第V步中无水MgSCh的作用为除去有机相中的水。

(7)实验中20.6g苯甲脩的物质的量为泼鬻7=0.2mol,2L6g三氟乙醇的物质的量为

q^TT=0.216mol,由流程图可知，理论上可以制备0.2mol苯甲亚胺三氟乙酯，本实验的产率为

lOOgmol1

-----——x100%=50%,

U.ZmolxzU3gr-mol

2.答案:⑴圆底烧瓶(2)ECD(3)BC(4)液封(5)ABC(6)99%

解析:A作为H2s的发生装置,由于不能骤冷，所以D、E都是冷却H2s的装置,C装置干燥H?S,F

冷却并收集HzS,G作为平衡气压和液封装置。

(1)仪器X的名称是圆底烧瓶。

(2)制备气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置，由于不能骤冷,要逐步

冷却，所以B连E,E连C,C连D,D连Fo

(3)H2s是酸性气体,不可以用碱性干燥剂，所以不可以用氢氧化钾和碱石灰，故选BC。

(4)装置G中汞的两个作用是:①平衡气压;②液封。

(5)A项,H2s有毒，该实验操作须在通风橱中进行，故A正确;B项,气体不能骤冷，装置D的主要作

用是预冷却H?S,故B正确;C项,加入的MgCL固体，可使MgCL溶液保持饱和，有利于平稳持续

产生H?S,故C正确;D项,该实验产生的尾气不可用硝酸吸收，硝酸的氧化性虽然可以把H2s氧化

为S单质，但是稀硝酸产生的NO或者浓硝酸产生的NO?会污染空气，故D错误;故选ABCo

(6)根据铜守恒，氧化铜的质量为32.814g-31.230g=1.584g,则氧化铜的物质的量为0.0198mol,

则硫化铜的物质的量为0.0198mol,H2s的物质的量为0.0198moLH2S的质量为0.6732g,产品

纯度为鬻#xl°0%=99%。

0.680g

3.答案:(1)A(2)防止暴沸(3)吸附少量胶状物(未反应的二苯乙二酮)

(5)取最后一次洗涤后的滤液,向滤液中滴加几滴硝酸酸化的硝酸银溶液，如果没有白色沉淀生成,

则说明产品已经洗涤干净

(6)A⑺需第鬻受。°%

(8)搅拌(或延长反应时间、升高温度等)

解析：(1)根据所取溶液的体积.尽曷选用能一次量取的最小规格的曷筒.步骤【中需要4.0mL乙

薛，则最适宜规格为5mL的量筒。

(2)圆底烧瓶中加沸石的作用是防止加热时液体暴沸。

(3)步骤H中调节pH后产生少量胶状物(未反应的二苯乙二酮)浮于液面，加入活性炭，搅拌可吸附

少量的胶状物(未反应的二苯乙二酮)。

(4)由刚果红试纸的变色范围可知，当pH<3.0时刚果红试纸会变成蓝色，则当刚果红试纸变成蓝

色时，停止滴加盐酸。

(5)粗产品中可能含有KC1,则检验方法为取最后一次洗涤后的滤液,向滤液中滴加几滴硝酸酸化

的硝酸银溶液，如果没有白色沉淀生成,则说明产品已经洗涤干净。

(6)与酒精灯相比，水浴加热的温度控制相对容易且稳定，加热均匀，更便于控制温度,A错误;步骤

IV将粗产品加热水溶解，冷却结晶，过滤、冰水洗涤、干燥,这种操作为重结晶,B正确;纯物质的

熔点是固定的，如果化合物中含有杂质，其熔点通常会发生变化，因此可通过测定二苯乙醇酸的熔

点判断其纯度,C正确。

(7)〃(二苯乙醇酸)二〃(二苯乙二酮尸105gL迎"二苯乙醉酸厂0°sgx228则二苯乙

210gmol210gmol

醇酸的产率=046g

fX228gmol'

210gmol-1

0.46gx210gm叫x]00%。

1.05gx228gmol1

(8)适当的搅拌、延长反应时间、升高温度等可以确保反应物充分反应,从而提高反应产率。

4.答案：(1)2A1+2OH+6H2。-2[A1(OH)4『+3H2T

(2)取最后•次洗涤液，用pH计(或pH试纸)测定其pH,若pH=7,说明雷尼Ni已经被水洗净

(3)C(4)B(5)恒压滴液漏斗

(6)排尽装置中的空气，防止雷尼Ni在空气中自燃

(7)发生倒吸

(8)装置I中集气管液面不再上升(或水准瓶液面不再下降)时，说明氢化反应完全

解析：(l)Ni-Al合金与NaOH溶液混合后,A1与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)/,与Ni分离而被

除去。

(2)除Al操作及雷尼Ni在水洗前的碱洗过程中，溶液呈碱怛故判断雷尼Ni被水洗净就是测定溶

液中c(H+)=r(QH)可用pH计精确测定(或用pH试纸粗略测定)最后一次洗涤液的pH是否为7,

若测得pH=7,说明雷尼Ni已经被水洗净。

(3)A项中丙酮分子中含有湘基,会干扰邻硝基苯胺的催化氢化反应，依据信息“邻硝基苯胺在极

性有机溶剂中更有利于反应的进行“，在题给B、C、D项中的三种有机溶剂中，乙醇分子的极性

最大，故选Co

(4)向集气管中充入H2时，应将三通阀旋转180°,使三通阀的孔路位置如B所示，故选B。

(6)依据信息①可知，雷尼Ni在空气中会自燃,故通入N2的作用为排尽装置中的空气，防止雷尼

Ni在空气中自燃。

(7)由反应原理可知,反应物中有气体而生成物中无气体，因此将导气管口插入液面以下可能会发

生倒吸。

(8)当氢化反应完全时，装置n中H2不再参加反应即不再消耗H2,则装置I中集气管液面不再变

化(或水准瓶中液面不再变化)。

5.答案:⑴除去H2s中混有的HC1(或除去HCI)

(2)装置E中出现黑色沉淀

⑶温度过高，硫胭会部分发生异构化反应;温度过低,反应速率缓慢Ca(HS)2+2CaCN2+6H2O

80C

-----2CS(NH2)2+3Ca(OH)2

(4)①FeCh溶液(或其他含Fe"的溶液)②S2-

+

@CS(NH2)2-14e+6H2O—S0i+N2T+CO2T+16H

(51A90-cV^%

7m

解析：(1)装置B中饱和NaHS溶液的作用是除去H2S中混有的HCU

(2)因为硫腺易被氧化，所以反应开始时,先打开跖,通入一段时间N2,再打开K2,当观察到装置E

中出现黑色沉淀时，说明装置D中反应已完全，再打开Ka。

(3)根据已知信息，温度过高，砒服会部分发生异构化反应;温度过低，反应速率缓慢;由信息可知，反

80C

应方程式为Ca(HS)2+2CaCN2+6H2O-2CS(NH2)2+3Ca(OH)2o

(4)①检验是否有SCN-生成，可以加入FeCh溶液或其他含F?"的溶液，若溶液变红，则说明有

SCN生成。

②加入CuSCh溶液，过滤，洗涤，得到黑色固体，该黑色固体应该是CuS,说明CS(NH?)2在碱性条件

下会生成S2*o

③根据以上信息可知，石墨电极上的反应式为CS(NH2)2-14e+6H2O—S0t+N2T+C02T+16H\

(5)用cmol-L"酸性KMnCh标准溶液滴定，滴定至终点时消耗酸性KMnCh标准溶液VmL,消耗

KMnCh的物质的量为cVxl(y3mol,根据反应:5CS(NH2)2+14MnO[+32H+^-

3

14Mn2++5CO2T+5N2T+5S0孑+26比0可知川g产品中CS(NH2)2的物质的量为<?VxlO

molx^x10=衅410凸mol,则样品中硫，腺的质量分数为

147

至以10-3moix76gmol4

-Z---------------------------X100%=-

mg7m

6.答案:(1)球形冷凝管恒压滴液漏斗液封(2)BCA

(3)活塞1和活塞2液面差恒定

(4)必°2),1"2)八九.

1)R(273+t)m

解析油题意可知，制备配合物的操作是在氮气保护作用下，向盛有双水杨醛缩乙二胺的乙醇溶液

的三颈烧瓶中缓慢滴入醋酸结的乙醇溶液，加热回流1h,待沉淀转化为暗红色晶体后停止加热、

关闭冷凝水、停止通入氮气，充