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

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。1.(2025·河北，15)氢碘酸常用于合成碘化物。某化学兴趣小组用如图装置(夹持装置等略)制备氢碘酸。步骤如下：ⅰ.在A中加入150mLH2O和127gI2，快速搅拌，打开K1通入H2S，反应完成后，关闭K1，静置、过滤得滤液；ⅱ.将滤液转移至B中，打开K2通入N2，接通冷凝水，加热保持微沸，直至H2S除尽；ⅲ.继续加热蒸馏，C中收集沸点为125~127℃间的馏分，得到117mL氢碘酸(密度为1.7g·mL-1，HI质量分数为57%)。回答下列问题：(1)仪器A的名称：

，通入H2S发生反应的化学方程式：______

。

圆底烧瓶H2S+I2===2HI+S(2)步骤ⅰ中快速搅拌的目的：

(填序号)。a.便于产物分离 b.防止暴沸

c.防止固体产物包覆碘c

由步骤ⅰ的操作可知，静置、过滤的目的是分离产物，与快速搅拌无关，a不符合题意；步骤ⅰ中未涉及加热，b不符合题意；由(1)可知，步骤ⅰ的反应中有硫单质生成，由于S不溶于水，会包裹溶液中的碘单质阻碍反应的发生，c符合题意。(3)步骤ⅰ中随着反应的进行，促进碘溶解的原因：

(用离子方程式表示)。

(4)步骤ⅱ中的尾气常用

(填化学式)溶液吸收。

步骤ⅱ中的尾气是H2S，有毒，为酸性气体，常用NaOH溶液吸收。NaOH(其他合理答案也可)(5)步骤ⅱ实验开始时的操作顺序：先通入N2，再加热；步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序：

。

停止加热后，持续通入N2，可防止产物HI被空气氧化，待装置冷却后再停止通入N2，可将装置中残留的HI全部赶入C中。先停止加热，再停止通入N2(6)列出本实验产率的计算表达式：

。

(7)氢碘酸见光易分解，易被空气氧化，应保存在

。

棕色细口试剂瓶中2.(2025·陕晋青宁，15)某实验室制备糖精钴[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O，并测定其结晶水含量。已知：Sac-表示糖精根离子，其摩尔质量为182g·mol-1；糖精钴的溶解度在热水中较大，在冷水中较小；丙酮沸点为56℃，与水互溶。CoCl2·6H2O+2NaSac·2H2O===[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O+(6-x)H2O+2NaCl(一)制备Ⅰ.称取1.0gCoCl2·6H2O，加入18mL蒸馏水，搅拌溶解，得溶液1。Ⅱ.称取2.6g(稍过量)糖精钠(NaSac·2H2O)，加入10mL蒸馏水，加热搅拌，得溶液2。Ⅲ.将溶液2加入到接近沸腾的溶液1中，反应3分钟后停止加热，静置，冷却结晶。Ⅳ.过滤，依次用三种不同试剂洗涤晶体，晾干得产品。回答下列问题：(1)Ⅰ和Ⅱ中除烧杯外，还需用到的玻璃仪器有______________________(写出两种)。

Ⅰ和Ⅱ步骤中，在烧杯中搅拌溶解固体需要用到玻璃棒，量取10

mL或18

mL蒸馏水需要用到量筒，加热时需要用到酒精灯。玻璃棒、量筒、酒精灯(2)Ⅲ中静置过程有少量晶体出现时，可将烧杯置于

中，以使大量晶体析出。

根据已知信息“糖精钴的溶解度在热水中较大，在冷水中较小”，故Ⅲ中静置过程有少量晶体出现时，可将烧杯置于冷水浴中，以使大量晶体析出。冷水浴(3)Ⅳ中用①丙酮、②冷水、③冷的1%NaSac溶液洗涤晶体，正确顺序为

。A.①③② B.③②①

C.②①③

Ⅳ中洗涤时先用③冷的1%NaSac溶液洗涤晶体以除去晶体表面的可溶性杂质并减少其溶解损失，再用②冷水洗涤以除去晶体表面的NaSac并减少其溶解损失，最后用①丙酮洗涤晶体以除去晶体表面的水，丙酮沸点较低，便于快速干燥，故B正确。B(4)Ⅳ中为了确认氯离子已经洗净，取水洗时的最后一次滤液于试管中，_______________________________________________________________(将实验操作、现象和结论补充完整)。(5)与本实验安全注意事项有关的图标有

。

实验步骤Ⅲ中“将溶液2加入到接近沸腾的溶液1中”，为防止液体飞溅造成伤害，需要佩戴护目镜(A)、防止热烫(C)，钴离子是重金属离子，实验完毕应注意洗手(B)。故与本实验安全注意事项有关的图标有A、B、C。加入硝酸酸化的AgNO3溶液，没有白色沉淀生成，说明氯离子已经洗净ABC(二)结晶水含量测定EDTA和Co2+形成1∶1配合物。准确称取mg糖精钴产品于锥形瓶中，加蒸馏水，加热溶解，再加入缓冲溶液和指示剂，在50~60℃下，用c

mol·L-1

的EDTA标准溶液滴定。(6)下列操作的正确顺序为

(用字母排序)。a.用标准溶液润洗滴定管b.加入标准溶液至“0”刻度以上2~3mL处c.检查滴定管是否漏水并清洗d.赶出气泡，调节液面，准确记录读数c→a→b→d

将c

mol·L-1的EDTA标准溶液装入滴定管进行滴定操作时，需先检查滴定管是否漏水，滴定管确定可用后用水清洗，然后用标准溶液润洗滴定管，防止标准溶液被稀释，之后加入标准溶液至“0”刻度以上2~3

mL处，最后赶出气泡，调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下，准确记录初始读数。故顺序是c→a→b→d。(7)滴定终点时消耗标准溶液VmL，则产品[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O中x的测定值为

(用含m、c、V的代数式表示)；若滴定前滴定管尖嘴处无气泡，滴定后有气泡，会导致x的测定值

(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

偏高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：1.(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右：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)如右：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；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。回答下列问题：(1)实验室保存硝基苯的玻璃容器是

(填标号)。A(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____________________________________

。

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。a

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)步骤④中第二次分液，醚层位于

层(填“上”或“下”)。

乙醚密度小于水，故醚层位于上层。上(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_________________________________________________________________________________。

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。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)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

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。B(7)苯胺的产率为

。

75%2.(2025·浙江1月选考，19)某研究小组探究AlCl3催化氯苯与氯化亚砜(SOCl2)转化为化合物Z(

)的反应。实验流程为：已知：①实验在通风橱内进行。②SOCl2遇水即放出SO2和HCl；AlCl3易升华。③氯苯溶于乙醚，难溶于水；Z易溶于乙醚，难溶于水；乙醚不易溶于水。请回答：(1)在无水气氛中提纯少量AlCl3的简易升华装置如图所示，此处漏斗的作用是___________________

。(2)写出下图中干燥管内可用的酸性固体干燥剂

(填1种)。AlCl3蒸气遇冷的漏斗内壁凝华为AlCl3固体，收集AlCl3P2O5(或硅胶)

酸性干燥剂一般用于干燥酸性或中性气体，常见的酸性固体干燥剂有五氧化二磷、硅胶等，它可以吸收水分，此处干燥HCl和SO2等气体，干燥管内可以使用P2O5、硅胶。(3)步骤Ⅰ，下列说法正确的是

。A.氯苯试剂可能含有水，在使用前应

作除水处理B.三颈烧瓶置于冰水浴中，是为了控

制反应温度C.因实验在通风橱内进行，X处无需连接尾气吸收装置D.反应体系中不再产生气泡时，可判定反应基本结束ABD

由题干信息可知，SOCl2遇水即放出SO2和HCl，氯苯试剂可能含有水，故在使用前应作除水处理，A正确；由题干信息可知，AlCl3易升华，故三颈烧瓶置于冰水浴中，是为了控制反应温度，B正确；由(2)题干信息可知，干燥管中干燥剂起干燥作用，而未能吸收尾气，故虽实验在通风橱内进行，X处仍需连接尾气吸收装置以增加实验的安全性和环保性，C错误；已知氯苯和SOCl2在AlCl3催化作用下生成Z和HCl，即反应过程中能够产生难溶于有机物的HCl气泡，则可知反应体系中不再产生气泡时，可判定反应基本结束，D正确。(4)步骤Ⅱ，加入冰水的作用是_________________________________________________________________________。

分析可知，步骤Ⅰ所得M1中含有Z、氯苯和SOCl2、AlCl3等，结合题干信息可知，SOCl2遇水即放出SO2和HCl，且AlCl3易溶于水而难溶于有机物，故步骤Ⅱ中加入冰水的作用是除去混合物中的SOCl2、AlCl3，同时冰水可以降低反应速率。

除去混合物中的SOCl2、AlCl3，实现有机相与无机相的分离，同时降低反应的速率(5)步骤Ⅲ，从混合物M2中得到Z粗产物的所有操作如下，请排序

(填序号)。①减压蒸馏②用乙醚萃取、分液③过滤④再次萃取、分液，合并有机相⑤加入无水Na2SO4干燥剂吸水②④⑤③①

步骤Ⅱ得到的混合物M2中含有Z、氯苯，结合题干信息：氯苯溶于乙醚，难溶于水；Z易溶于乙醚，难溶于水；乙醚不易溶于水，则步骤Ⅲ从混合物M2中得到Z粗产物的操作为用乙醚萃取、分液，再次萃取、分液，合并有机相，加入无水Na2SO4干燥剂吸水，过滤出Na2SO4晶体，即得到氯苯和Z的混合物，再进行减压蒸馏。(6)AlCl3可促进氯苯与SOCl2反应中S—Cl键的断裂，原因是___________

。形成络合物[AlCl4]-，促进氯苯与SOCl2反应中S—Cl键的断裂AlCl3易与Cl-返回精练高频考点提升关键能力课时精练答案12341.(1)①③④②(2)除去水蒸气；观察气体流速(3)蒸馏烧瓶(4)3Br2+2P+6H2O===2H3PO3+6HBr(5)b(6)缺少尾气处理装置(7)2∶3∶1在HBr气氛下加热答案12342.(1)三颈烧瓶b

(2)CO2(3)将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率(4)取少量上层清液于试管中，滴加浓盐酸，若无白色沉淀，则浓盐酸已足量(5)作为溶剂，溶解后加快反应速率

(6)40.12%答案12343.(1)球形冷凝管B

(2)将Mn2+氧化(3)c(4)防止时间过长维生素C被空气氧化，影响后续测定结果(5)酸式微微转动酸式滴定管的活塞，使溶液悬在滴定管口，形成半滴，用锥形瓶内壁将其沾落，再以洗瓶用少量蒸馏水冲洗锥形瓶壁将I2的标准溶液冲入(6)偏小(7)1答案12344.

1.(2025·广西，15)HBr和MgBr2广泛应用于精细化工领域。回答下列问题：Ⅰ.制备无水HBr实验室用H2和Br2制备无水HBr的装置(省略夹持仪器)如图。已知：PBr3极易水解。1234答案(1)按上图连接仪器进行实验，正确的操作顺序是

(填标号)。①通入氢气流②收集HBr

③管式炉加热④打开活塞，滴加液溴①③④②1234答案

先通入H2气流排出装置内的空气，防止HBr与O2反应生成Br2；管式炉加热条件下缓慢打开活塞滴加液溴，控制反应速率；通过冰浴收集HBr，正确的操作顺序是①③④②。(2)装置A的作用是

。1234答案除去水蒸气；观察气体流速

装置A中盛装浓硫酸，作用是除去水蒸气，同时可以观察气体流速。(3)仪器X的名称为

。

(4)装置D中，用湿润红磷的目的是__________________________(用化学方程式表示)。

1234答案蒸馏烧瓶3Br2+2P+6H2O===2H3PO3+6HBr

装置D中，用湿润红磷的目的是利用红磷与Br2反应生成PBr3从而吸收未反应的Br2，PBr3极易水解，和水反应生成H3PO3和HBr，总反应的化学方程式为3Br2+2P+6H2O===2H3PO3+6HBr。(5)仪器Y中盛装的试剂是_____(填字母)。a.CaO b.CaCl2c.KOH d.KNO31234答案b

CaO可与HBr反应，a不选；CaCl2不与HBr反应，可用来干燥HBr，b选；KOH可与HBr反应，c不选；KNO3可与HBr反应，d不选。(6)整套实验装置的不足之处是

。1234答案缺少尾气处理装置

缺少尾气处理装置(如应设置装有NaOH溶液的洗气瓶吸收未反应的Br2和HBr)。Ⅱ.制备无水MgBr2(7)尝试直接加热MgBr2·6H2O(Mr=292)制备无水MgBr2。当加热至460℃，失重后固体残渣质量为原化合物质量的30.7%。经分析该固体残渣为Mgx(OH)yBrz，则x∶y∶z=

(x、y、z均为正整数)。继续加热，最终得到MgO。据以上结果判断，欲从MgBr2·6H2O获得无水MgBr2，应采用的措施是

。1234答案2∶3∶1在HBr气氛下加热1234答案

设292

g

MgBr2·6H2O(即1

mol)加热至460

℃，失重后固体残渣质量为原化合物质量的30.7%，反应前后镁元素质量不变，根据镁的质量守恒，产物中含24

g

Mg，则设x=1，则可得24+17y+80z=292×30.7%，根据化合物中各元素化合价代数和为0可知，y+z=2x=2，解得y=1.5，z=0.5，则x∶y∶z=2∶3∶1。继续加热，最终得到MgO。据以上结果判断，欲从MgBr2·6H2O获得无水MgBr2，应采用的措施是在HBr气氛下加热，可以抑制水解。2.(2025·云南，16)三氟甲基亚磺酸锂(Mr=140)是我国科学家通过人工智能设计开发的一种锂离子电池补锂剂，其合成原理如下：1234答案1234答案实验步骤如下：Ⅰ.向A中加入3.5gNaHCO3、5.2gNa2SO3和20.0mL蒸馏水，搅拌下逐滴加入2.1mL(3.3g)三氟甲磺酰氯(Mr=168.5)，有气泡产生(装置如图，夹持及加热装置省略)。80℃下反应3h后，减压蒸除溶剂得浅黄色固体。Ⅱ.向上述所得固体中加入10.0mL四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水Na2SO4，振荡，抽滤、洗涤。将所得滤液减压蒸除THF，得黏稠状固体。加入适量乙醇进行重结晶。Ⅲ.将所得三氟甲基亚磺酸钠和3.0mLTHF加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，析出白色固体。抽滤、洗涤。Ⅳ.将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0mL蒸馏水和过量LiOH。室温搅拌反应1h后，减压蒸除溶剂，得粗产品。加入适量乙醇进行重结晶，得产品1.1g。已知：THF是一种有机溶剂，与水任意比互溶。1234答案(1)仪器A的名称为

，冷凝管中冷却水应从

(填“b”或“c”)口通入。1234答案(2)步骤Ⅰ反应中有气泡产生，其主要成分为

。三颈烧瓶bCO21234答案

A中反应生成了三氟甲基亚磺酸钠、硫酸钠和氯化氢等，上述所得固体中加入10.0

mL四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水Na2SO4，可促进硫酸钠结晶析出，振荡，抽滤除去硫酸钠等固体，洗涤可将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率。(3)步骤Ⅱ中第一次洗涤的目的是_____________________________________________________。将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率(4)步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为

，

判断加入浓盐酸已足量的方法为__________________________________

。1234答案

将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0

mL蒸馏水和过量LiOH，水可作为溶剂，溶解后加快反应速率。(5)步骤Ⅳ中加入蒸馏水的作用是

。取少量上层清液于试管中，滴加浓盐酸，若无白色沉淀，则浓盐酸已足量作为溶剂，溶解后加快反应速率(6)三氟甲基亚磺酸锂的产率为

(保留至0.01%)。

1234答案

40.12%3.(2025·四川，16)双水杨醛缩乙二胺(H2L，Mr=268)的锰配合物(MnLClx)常用作有机氧化反应的催化剂。某化学课外小组制备了该配合物并确定其组成。Ⅰ.MnLClx配合物的制备制备原理：实验步骤：实验装置如图所示(省略夹持和加热等装置)。将反应物用乙醇溶解，在空气中65~70℃反应30分钟。反应结束后，经冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥，获得产物。1234答案

1234答案(1)制备过程中，仪器A的名称是

，最适宜的加热方式为

(填字母)。A.酒精灯B.水浴C.油浴(2)制备过程中，空气的作用是

。1234答案球形冷凝管B将Mn2+氧化1234答案

从反应方程式可以看出，锰元素的价态从Mn(CH3COO)2·4H2O中的+2价到MnLClx有明显的升高(根据H2L推断L为-2价，MnLClx则要高于原本的+2价)，可知空气的作用是将Mn2+氧化。(3)步骤①中，“10.00mL维生素C溶液”应用

(填字母)量取。a.烧杯b.量筒c.移液管1234答案c

在测定过程中，量取10.00

mL维生素C溶液，因为体积精确到小数点后两位，所以应该使用移液管量取。(4)步骤①中，加入维生素C溶液后，“放置3~4分钟”，时间不宜过长的原因是______________________________

。(5)步骤②中，I2标准溶液应置于______1234答案

防止时间过长维生素C被空气氧化，影响后续测定结果酸式(填“酸式”或“碱式”)滴定管；滴定接近终点时，加入半滴I2标准溶液的操作过程是__________________________________________________________________________________________________________________________________。

微微转动酸式滴定管的活塞，使溶液悬在滴定管口，形成半滴，用锥形瓶内壁将其沾落，再以洗瓶用少量蒸馏水冲洗锥形瓶壁将I2的标准溶液冲入1234答案

测定时，I2的标准溶液具有一定的氧化性，所以应该置于酸式滴定管。(6)若滴定时过量，将引起测定结果____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

1234答案偏小

(7)根据实验数据，MnLClx中x=

(保留整数)。

1

1234答案4.氮化锶(Sr3N2)广