高考化学一轮复习 同步课件 大单元六　第十六章　第67讲　以物质制备为主的综合实验（广东版）

第十六章

第67讲

以物质制备为主的综合实验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。复习目标课时精练类型一无机物的制备类型二有机物的制备内容索引无机物的制备类型一1.物质制备实验的一般步骤2.具体实验操作及注意事项(1)选择仪器及连接顺序(2)加热操作先后顺序的选择若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，待产生的气体排尽装置中的空气后，再给实验中其他需要加热的装置加热。其目的：一是防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；二是保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。而完成实验后，熄灭酒精灯的顺序则相反。(3)常考的温度控制方式①水浴加热：均匀加热，反应温度在100℃以下。②油浴加热：均匀加热，反应温度在100~260℃之间。③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。(4)常考实验安全问题①尾气处理：有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃，无毒气体直接排放。②气体的纯度：点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的装置前，必须检验气体的纯度。③倒吸问题：实验过程用到加热装置的要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。(2025·汕头模拟)Mg性质活泼，可以和许多物质发生反应。Ⅰ.实验室用Mg和N2反应制备Mg3N2(黄绿色粉末，易与水反应产生NH3)。已知：2NaNO2+(NH4)2SO4

Na2SO4+2N2↑+4H2O(反应剧烈，温度高时会产生副产物O2)(1)上述装置正确的连接顺序是A→

→

→

→B→C(必要时可重复使用)。DEC

由实验装置图可知，装置A中饱和亚硝酸钠溶液与饱和硫酸铵溶液共热反应制备氮气，装置D作安全瓶，起防倒吸的作用，装置E中盛有的饱和硫酸亚铁溶液用于吸收氧气，防止氧气干扰实验，装置C中盛有的浓硫酸用于干燥氮气，装置B中氮气与镁共热反应制备氮化镁，装置C中盛有的浓硫酸吸收水蒸气，防止水蒸气进入装置B中导致氮化镁水解，则装置的连接顺序为A→D→E→C→B→C。(2)装置A中装饱和NaNO2溶液的仪器名称为

。饱和FeSO4溶液的作用为

。分液漏斗除去氧气

实验序号abcd盐溶液(均为0.1mol·L-1)NH4ClNaHCO3NaClNH4HCO3溶液起始pH5.18.37.07.830min时产生气体体积/mL1.50.7<0.11.4气体的主要成分H230min时镁条表面情况大量固体附着(固体可溶于盐酸)

Mg(OH)2(s)⥫⥬Mg2+(aq)+2OH-(aq)用湿润的红色石蕊试纸接触气体，试纸变蓝则有NH3产生实验序号abcd盐溶液(均为0.1mol·L-1)NH4ClNaHCO3NaClNH4HCO3溶液起始pH5.18.37.07.830min时产生气体体积/mL1.50.7<0.11.4气体的主要成分H230min时镁条表面情况大量固体附着(固体可溶于盐酸)

氯化铵在溶液中水解生成一水合氨和盐酸，水解生成的盐酸与镁反应生成氯化镁和氢气，盐酸浓度减小，导致水解平衡右移，反应生成的一水合氨浓度过大会发生分解生成氨气，反应生成的氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。

实验序号abcd盐溶液(均为0.1mol·L-1)NH4ClNaHCO3NaClNH4HCO3溶液起始pH5.18.37.07.830min时产生气体体积/mL1.50.7<0.11.4气体的主要成分H230min时镁条表面情况大量固体附着(固体可溶于盐酸)30min时实验b产生的气体体积远大于实验c

由表格数据可知，实验b用到的盐溶液为碳酸氢钠溶液，实验c中用的盐溶液为氯化钠溶液，两溶液中阳离子相同，30分钟内，实验b产生的气体体积远大于实验c，说明碳酸氢根离子对镁与水的反应起促进作用。实验序号abcd盐溶液(均为0.1mol·L-1)NH4ClNaHCO3NaClNH4HCO3溶液起始pH5.18.37.07.830min时产生气体体积/mL1.50.7<0.11.4气体的主要成分H230min时镁条表面情况大量固体附着(固体可溶于盐酸)(6)b、d所得固体中还检验出碱式碳酸镁[用Mg2(OH)2CO3表示]，写出生成该固体的离子方程式：________________________________________

。实验序号abcd盐溶液(均为0.1mol·L-1)NH4ClNaHCO3NaClNH4HCO3溶液起始pH5.18.37.07.830min时产生气体体积/mL1.50.7<0.11.4气体的主要成分H230min时镁条表面情况大量固体附着(固体可溶于盐酸)+2H2O

实验序号abcd盐溶液(均为0.1mol·L-1)NH4ClNaHCO3NaClNH4HCO3溶液起始pH5.18.37.07.830min时产生气体体积/mL1.50.7<0.11.4气体的主要成分H230min时镁条表面情况大量固体附着(固体可溶于盐酸)同存在时促进作用并未叠加

综合实验a~d可以得到的结论是溶液中铵根离子、碳酸氢根离子都能与氢氧化镁反应从而加快镁与水反应；实验a、实验b与实验c对比得到的结论是溶液中同浓度的铵根离子的促进作用大于碳酸氢根离子；实验a和实验d对比得到的结论是铵根离子和碳酸氢根离子同时存在时促进作用并未叠加。实验序号abcd盐溶液(均为0.1mol·L-1)NH4ClNaHCO3NaClNH4HCO3溶液起始pH5.18.37.07.830min时产生气体体积/mL1.50.7<0.11.4气体的主要成分H230min时镁条表面情况大量固体附着(固体可溶于盐酸)返回有机物的制备类型二1.解有机物制备类实验题的思维模型2.提纯有机物的常见流程例如，精制溴苯(含Br2、HBr、FeBr3、

杂质)的工艺流程：(2025·中山模拟预测)我国是世界上最大的糠醛生产国和出口国，糠酸是一种重要的医药中间体和化工中间体，工业上以CuO为催化剂，催化氧化糠醛制备糠酸，其反应原理如下：其反应的步骤为

熔点沸点溶解性相对分子质量糠醛-36.5℃161℃常温下与水部分互溶96糠酸133℃230℃微溶于冷水、易溶于热水112已知：①相关物质的信息：②碱性条件下，糠醛分子间易发生自聚反应而生成高聚物。回答下列问题：(1)下图中仪器a的名称为

。恒压滴液漏斗(2)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为____________________________

。(3)步骤Ⅰ的加料方式为同时打开a、b下端的活塞，并使滴加速度相同，以便反应物滴加到三颈烧瓶内能与氧化铜瞬时混合。该操作的优点为____________________

。+2NaOH+O2+2H2O便于控制反应速率，以及降低副反应的程度(4)步骤Ⅲ中，悬浊液经“过滤、洗涤、干燥”得到糠酸粗品，洗涤粗糠酸应使用

(填字母)，进一步提纯糠酸的实验操作方法是

。A.热水

B.冷水

C.乙醚B重结晶

先利用CuO催化氧化糠醛，将醛基转变为羧基，再加入稀硫酸中和碱，并沉淀糠酸，过滤得到糠酸产品。糠酸微溶于冷水，可以用冷水洗涤，故选B；常温下是固体，溶解度随温度变化大，可以用重结晶进一步提纯。(5)为了提高糠酸的纯度，需提纯糠醛。实验室常用蒸馏的方法得到较纯糠醛。因蒸气温度高于140℃，实验时应选用下图中的

(填仪器名称)，原因是________________________________________________

。空气冷凝管蒸气温度与冷却水温度差较大，易局部冷热不均而使冷凝管炸裂

空气冷凝管利用空气冷却，降温平缓，没有剧烈的温度变化，而直形冷凝管利用循环水冷却，温差巨大，会造成局部剧烈换热，不均匀的冷热收缩易导致冷凝管炸裂，故蒸气温度高于水的沸点时，应采用空气冷凝管。(6)糠酸纯度的测定：取1.120g提纯后的糠酸样品，配成100mL溶液，准确量取25.00mL于锥形瓶中，加入几滴酚酞溶液，用0.0900mol·L-1KOH标准溶液滴定，平行滴定三次，平均消耗KOH标准溶液24.80mL。①估算糠酸的纯度约为

(填字母，下同)。A.65~75% B.75~85% C.85~95%C

②下列操作会导致产品纯度偏低的是

。A.盛装标准液的滴定管未用标准液润洗B.锥形瓶洗净后未干燥，残留蒸馏水C.滴定前平视读数，滴定后俯视读数D.滴定前尖嘴处无气泡，滴定后有气泡CD

盛放KOH标准液的滴定管未润洗，导致KOH浓度偏小，滴加KOH体积偏大，测得纯度偏高，A不符合题意；锥形瓶中残留蒸馏水不影响糠酸的物质的量，对结果无影响，B不符合题意，滴定后俯视读数，测得所用KOH体积偏小，测定纯度偏小，C符合题意；滴定后尖嘴有气泡，测得所用KOH体积偏小，所测结果偏小，D符合题意。返回精练高频考点提升关键能力课时精练答案1231.(1)分液漏斗(2)B装置中饱和氯化钠溶液吸收HCl气体，使得溶液中氯离子浓度增大，使得平衡Na+(aq)+Cl-(aq)⥫⥬NaCl(s)正向移动，从而析出氯化钠晶体(3)①Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O

c(OH-)+c(Cl-)+c(ClO-)

②<

(4)①>

②D

(5)①φ1<φ2，则此时氧化性：Fe3+<Ag+，导致反应ⅰ很难正向进行

②1mol·L-1FeCl3和1mol·L-1FeCl2

③NaCl固体(或NaCl溶液)答案1232.(1)A

(2)a

(3)利用盐析效应，加入NaCl可降低苯胺的溶解度，使其析出，提高产率

(4)上(5)防止其挥发损失并提高冷凝效率避免冷凝水残留影响后续高温蒸馏时冷凝管的效率(或防止高温下冷凝管因温差过大破裂)

(6)B

(7)75%答案1233.

(1)A装置中装浓HCl仪器的名称是

。分液漏斗1.(2025·深圳二模)氯化铁常用于污水处理、印染、电子等领域。实验小组制备FeCl3并对其进行探究。Ⅰ.无水氯化铁的制备123答案(2)实验中，同学发现装置B中出现浑浊，请用化学平衡原理解释NaCl固体析出的主要原因：_________________________________________________________________________________________________________________________。123答案B装置中饱和氯化钠溶液吸收HCl气体，使得溶液中氯离子浓度增大，使得平衡Na+(aq)+Cl-(aq)⥫⥬NaCl(s)正向移动，从而析出氯化钠晶体(3)①装置F吸收多余Cl2，反应的离子方程式是__________________________。反应后的溶液中存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=

(请补充完整)。②25℃时Ka(HClO)=3×10-8，当装置F吸收较多Cl2时，溶液的c(H+)____(填“>”“<”或“=”)c(HClO)。Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2Oc(OH-)+c(Cl-)+c(ClO-)<123答案

123答案实验序号T/℃c(FeCl3)/(mol·L-1)c(FeCl2)/(mol·L-1)φ/V1251.01.00.77225a0.74325b0.70

123答案

123答案实验序号T/℃c(FeCl3)/(mol·L-1)c(FeCl2)/(mol·L-1)φ/V1251.01.00.77225a0.74325b0.70①已知1.0>a，即可推测a

(填“>”“<”或“=”)b。>

φ越大，氧化态的氧化性越强；由表可知，25

℃时，其他条件相同时，增大铁离子浓度，即D越大，φ越大，Fe3+的氧化性越强。实验序号T/℃c(FeCl3)/(mol·L-1)c(FeCl2)/(mol·L-1)φ/V1251.01.00.77225a0.74325b0.70②乙同学梳理了一下数据便得出结论：25℃时，当

越大，φ越大，Fe3+的氧化性越强。D123答案(5)进一步探究(反应ⅰ)Fe3++Ag⥫⥬Fe2++Ag+能否正向进行。查阅资料：25℃时，当各离子浓度均为1mol·L-1时，Fe3++e-===Fe2+

φ1=0.77V

Ag++e-===Agφ2=0.80V。①三位同学根据所查阅的资料和所学知识推测反应ⅰ很难正向进行，他们的依据是_______________________________________________________。实验验证：为了证明推测，丙同学发挥创造性思维，参照资料设计实验装置如图：②烧杯A中的电解质溶液是

。φ1<φ2，则此时氧化性：Fe3+<Ag+，导致反应ⅰ很难正向进行1mol·L-1FeCl3和1mol·L-1FeCl2123答案实验现象和结论：电流表指针向右偏转(电流表指针偏向电流流入的一边)，证明在此条件下反应ⅰ很难正向进行。123答案

由题干信息，当各离子浓度均为1

mol·L-1时研究反应进行情况，则烧杯A中的电解质溶液是1

mol·L-1

FeCl3和1

mol·L-1

FeCl2。③若只向B烧杯中添加试剂，则该试剂是

。NaCl固体(或NaCl溶液)思考再探究：能否通过改变条件让反应ⅰ正向反应能力显著提升？他们根据前面的查阅资料学习和实验，想到了在原装置中分别向A或B烧杯中添加试剂来使反应ⅰ正向反应能力显著提升。123答案

若使反应ⅰ正向反应能力显著提升，则需要提高φ1(Fe3+/Fe2+)或者降低φ2(Ag+/Ag)，向B烧杯中加入NaCl固体或NaCl溶液，可使φ2(Ag+/Ag)降低。2.(2025·湖南，15)苯胺是重要的有机化工原料，其实验室制备原理如下：123答案相关信息如下：物质相对分子质量熔点/℃沸点/℃密度/g·cm-3溶解性硝基苯1235.9210.91.20不溶于水，易溶于乙醚苯胺93-6.3184.01.02微溶于水，易溶于乙醚乙酸6016.6117.91.05与水互溶乙醚74-116.334.50.71微溶于水反应装置Ⅰ和蒸馏装置Ⅱ(加热、夹持等装置略)如下：实验步骤为：①向装置Ⅰ双颈烧瓶中加入13.5g铁粉、25.0mL水及1.50mL乙酸，加热煮沸10min；②稍冷后，通过恒压滴液漏斗缓慢滴入8.20mL硝基苯(0.08mol)，再加热回流30min；123答案③将装置Ⅰ改成水蒸气蒸馏装置，蒸馏收集苯胺-水馏出液；④将苯胺-水馏出液用NaCl饱和后，转入分液漏斗静置分层，分出有机层；水层用乙醚萃取，分出醚层；合并有机层和醚层，用粒状氢氧化钠干燥，得到苯胺醚溶液；⑤将苯胺醚溶液加入圆底烧瓶(装置Ⅱ)，先蒸馏回收乙醚，再蒸馏收集180~185℃馏分，得到5.58g苯胺。123答案(1)实验室保存硝基苯的玻璃容器是

(填标号)。(2)装置Ⅰ中冷凝管的进水口为

(填“a”或“b”)。(3)步骤④中将苯胺-水馏出液用NaCl饱和的原因是___________________

。Aa利用盐析效应，加入NaCl可降低苯胺的溶解度，使其析出，提高产率123答案123答案

由于苯胺在水中有一定溶解度，利用盐析效应，加入NaCl固体，溶液中离子浓度增加，会争夺水分子，导致苯胺的溶解度降低，溶解在水中的大部分苯胺就会以油状物晶体析出，提高实验产率。

乙醚密度小于水，故醚层位于上层。(4)步骤④中第二次分液，醚层位于

层(填“上”或“下”)。上123答案(5)蒸馏回收乙醚时，锥形瓶需冰水浴的原因是______________________

；回收乙醚后，需要放出冷凝管中的冷凝水再蒸馏，这样操作的原因是____________________________________________________

。防止其挥发损失并提高123答案冷凝效率

避免冷凝水残留影响后续高温蒸馏时冷凝管的效率(或防止高温下冷凝管因温差过大破裂)123答案

乙醚沸点低(34.5

℃)，冰水浴可防止其挥发损失并提高冷凝效率；由于乙醚和苯胺沸点相差较大，回收乙醚后，需要放出冷凝管中的冷凝水再蒸馏，这样操作的原因是避免冷凝水残留影响后续高温蒸馏(180~185

℃收集苯胺)时冷凝管的效率或防止高温下冷凝管因温差过大破裂。(6)下列说法正确的是

(填标号)。A.缓慢滴加硝基苯是为了减小反应速率B.蒸馏时需加沸石，防止暴沸C.用红外光谱不能判断苯胺中是否含有

硝基苯D.蒸馏回收乙醚，无需尾气处理B123答案123答案

缓慢滴加是为了控制反应温度，而非单纯减小速率，因为该反应为放热反应，若温度过高，产物苯胺会与乙酸发生取代反应，导致产率下降，故A错误；红外光谱可区分硝基苯(含硝基特征峰)和苯胺(含氨基特征峰)，C错误；乙醚是一种有毒物质，具有挥发性，尾气需要处理，D错误。

(7)苯胺的产率为

。75%123答案

杂质有浓盐酸挥发出的HCl，也有水蒸气；氯气是酸性气体，除去Cl2中的HCl应用饱和食盐水，干燥氯气应使用中性固体干燥剂无水氯化钙或浓硫酸。3.(2025·广东高三阶段练习)氯气性质多样，某学习小组设计实验对其进行制备与探究。(1)甲同学用高锰酸钾和浓盐酸制备纯净且干燥的氯气。①反应的离子方程式为

。②反应产生的氯气中含有的杂质为

(填化学式)，需依次通过试剂：

、

(填试剂名称)。123答案

HCl、H2O饱和食盐水浓硫酸选项实验现象解析A硝酸银溶液中有白