化學實驗基礎第十一章第三節物質的制備綜合實驗欄目導航01必備知識關鍵能力04配套訓練02真題體驗領悟高考必備知識關鍵能力1?知識點1無機物制備綜合實驗1．以氣體制備為主線的無機物制備(1)常見氣體制備裝置。(3)常見氣體的實驗室制備原理與收集方法。氣體反應原理發生裝置圖含有的雜質收集方法O2①______________________________________②____________________③_________________AAC______Ⅰ或ⅡH2______________________C__________或ⅢH2O

Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑

H2O

Ⅰ

氣體反應原理發生裝置圖含有的雜質收集方法CO2________________________________________C_____________Cl2________________________________________B__________排飽和食鹽水法或____NH3________________________________________A____________CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

HCl、H2O

Ⅱ

HCl、H2O

Ⅱ

H2O

Ⅲ

(4)氣體的凈化方法。①常見凈化裝置。a裝置：加熱固態試劑以除去氣體中雜質的裝置，為防止固體“流動”，兩端用石棉或玻璃棉堵住，但要使氣流通暢。b裝置：一般盛液體試劑，用于洗氣。c或d裝置：一般盛固體試劑，用于氣體除雜和定量計算。②常見干燥劑。NH3、H2S、

HBr、HI

NH3

Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2

涉氣類制備實驗先后順序(1)裝配儀器時：先下后上，先左后右。(2)加入試劑時：先固后液。(3)實驗開始時：先檢查裝置氣密性，再加藥品，后點酒精燈。(4)凈化氣體時：一般先除去有毒、有刺激性氣味的氣體，后除去無毒、無味的氣體，最后除水蒸氣。(5)防倒吸實驗：往往是最后停止加熱或停止通氣。(6)防氧化實驗：往往是最后停止通氣。2．氫氧化鋁的制備(1)原理(離子方程式)：①鋁鹽法：___________________________________；②偏鋁酸鹽法：_________________________________________；③鋁鹽和偏鋁酸鹽水解法：_______________________________。(2)注意事項：氫氧化鋁是兩性氫氧化物，能溶于氫氧化鈉溶液，但不溶于氨水，制備時一般用可溶性鋁鹽與氨水反應。3．氫氧化鐵膠體的制備(1)原理：_____________________________________。(2)操作步驟：加熱蒸餾水至沸騰，逐滴滴加飽和氯化鐵溶液，加熱至液體呈紅褐色停止加熱，不可攪拌。判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)制備二氧化碳用大理石和稀硫酸反應 (

)(2)氨氣通入氯化鋁溶液中，現象是先有白色沉淀后溶解 (

)(3)實驗室用KClO3或H2O2制取氧氣都用到MnO2，其作用相同 (

)易錯辨析【答案】(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)×

(7)×有關氣體制備的解題思路突破一常見氣體的實驗室制法1．(2020·安徽皖江聯盟聯考)下列裝置和原理能達到實驗目的的是 (

)【答案】D【解析】銅與稀硫酸不反應，A錯誤；二氧化硫與NaHSO3不反應，B錯誤；二氧化錳與濃鹽酸反應需要加熱，C錯誤。2．四個課外活動小組為達到實驗目的，均設計了兩套實驗裝置(部分圖中的夾持裝置略去)，其中一個活動小組設計的兩套裝置中，有一套裝置存在原理錯誤，該活動小組是 (

)【答案】C突破二其他無機物的制備3．(2020·山東德州期末)MnSO4·H2O是一種易溶于水的微紅色斜方晶體，某同學設計下列裝置制備硫酸錳。下列說法錯誤的是 (

)A．裝置Ⅰ燒瓶中放入的藥品X為Na2SO3B．裝置Ⅱ中用“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率C．裝置Ⅲ燒杯中溶液為飽和NaHSO3D．用裝置Ⅱ反應后的溶液制備MnSO4·H2O需經歷蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等過程【答案】C【解析】Ⅲ中可用NaOH溶液吸收尾氣SO2，C錯誤。4．(2020·福建三明月考)海水是重要的資源，可以制備一系列物質，下列說法正確的是 (

)【答案】D【解析】步驟②為侯氏制堿法，由于NH3的溶解度比CO2大，故應先通NH3，再通CO2，A錯誤；MgCl2·6H2O直接加熱脫水時，Mg2＋水解生成HCl揮發出去，促進水解進行到底，得到MgO，B錯誤；步驟⑤中，Br化合價降低，被還原，C錯誤。突破三無機物的制備綜合實驗5．(2020·江西安遠月考)磺酰氯(SO2Cl2)是一種有機氯化劑，也是鋰電池正極活性物質。已知磺酰氯是一種無色液體，熔點－54.1℃，沸點69.1℃，遇水發生劇烈水解，且產生白霧。(1)SO2Cl2水解的方程式為________________________________。(2)某學習小組的同學依據反應SO2(g)＋Cl2(g)

SO2Cl2(g)

ΔH

＜0，設計制備磺酰氯裝置如下圖：①E中所用的試劑為______________________________。②實驗室用Na2SO3和硫酸制備SO2，可選用的氣體發生裝置是______(填編號)；檢查該裝置氣密性的操作是：關閉止水夾，再________________________________________________。③B處反應管內五球中玻璃棉上的活性炭的作用為______________________，D處U形管中盛放的試劑為________________，作用是_____________________________________。【答案】(1)SO2Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl(2)①濃硫酸②d打開分液漏斗活塞加水，一段時間后，如水無法滴入說明氣密性良好③催化劑堿石灰吸收尾氣，且防止空氣中的水蒸氣進入C裝置(2)選擇最佳原料。如實驗室用鋁鹽溶液與堿溶液反應制取氫氧化鋁，應選用氨水，而不能選用強堿(氫氧化鈉溶液)；用銅鹽與堿溶液反應制取氫氧化銅，應選用氫氧化鈉溶液，而不能選用氨水(氫氧化銅可溶解在氨水中)等。(3)選擇適宜操作方法。如實驗室制備氫氧化亞鐵時，因氫氧化亞鐵在空氣中極易與氧氣、水反應生成氫氧化鐵，更要注意隔絕空氣。?知識點2有機物制備綜合實驗1．制備有機物的常見“套裝”加熱液體反應物制取液體或氣體時，需要的儀器主要有反應容器(如大試管、圓底燒瓶、三頸燒瓶等)、熱源(酒精燈或酒精噴燈、水浴或油浴)、冷凝管、分液漏斗、溫度計等。球形冷凝管直形冷凝管下口上口支管口3．有機物制備與提純的思維流程突破有機物的制備1．(2021·安徽黃山模擬)以下物質的制備用錯實驗裝置的是 (

)A．乙烯的制取B．乙酸乙酯的制備C．乙酸丁酯(沸點126℃)的制備D．乙炔的制取【答案】C2．(2020·河北滄州質量監測)實驗室制備苯甲酸乙酯的反應裝置示意圖和有關數據如下：物質相對分子質量密度/(g/cm3)沸點/℃水中溶解性苯甲酸1221.266249微溶乙醇460.78978．3溶苯甲酸乙酯1501.045213難溶環己烷840.77980.8難溶環己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸點為62.1℃。合成反應：向圓底燒瓶中加入6.1g苯甲酸、20mL無水乙醇、25mL環己烷和2片碎瓷片，攪拌后再加入2mL濃硫酸。按圖組裝好儀器后，水浴加熱回流1.5小時。分離提純：繼續水浴加熱蒸出多余乙醇和環己烷，經分水器放出。剩余物質倒入盛有60mL冷水的燒杯中，依次用碳酸鈉、無水氯化鈣處理后，再蒸餾純化，收集210～213℃的餾分，得產品5.0g。回答下列問題：(1)儀器A的名稱為__________，冷卻水應從______(填“a”或“b”)口流出。(2)加入環己烷的目的為________________。(3)合成反應中，分水器中會出現分層現象，且下層液體逐漸增多，當下層液體高度超過距分水器支管約2cm時開啟活塞放出少量下層液體。該操作的目的為________________。(4)實驗中加入碳酸鈉的目的為_____________________；經碳酸鈉處理后，若粗產品與水分層不清，可采取的措施為____________。(5)在該實驗中，圓底燒瓶的容積最適合的是________(填字母)。A．50mL

B．100mLC．200mL

D．300mL(6)本實驗的產率為____________________________。【答案】(1)球形冷凝管b(2)在較低溫度下除去產物水，提高產率(3)確保乙醇和環己烷及時返回反應體系而下層水不會回流到體系中(4)中和苯甲酸和硫酸加氯化鈉進行鹽析(5)B

(6)66.7%【解析】(5)加入圓底燒瓶中6.1g苯甲酸，根據表格中的密度可估計苯甲酸約為5mL，所以圓底燒瓶中溶液的體積約為(5＋20＋25＋2)mL＝52mL，而燒瓶所能盛放的溶液的體積不超過燒瓶的2/3，所以選擇100mL的燒瓶，B正確。(6)m(乙醇)＝0.789g/mL×20mL＝15.78g；m(苯甲酸)＝6.1g；設理論產量為x，則有：3．過氧乙酸(CH3COOOH)，是一種高效消毒劑，它可由冰醋酸和過氧化氫在濃硫酸催化作用下制得，實驗裝置和步驟如下：①在三頸燒瓶中加入一定量冰醋酸與濃硫酸的混合物，再緩緩加入適量30%的雙氧水；②不斷攪拌并控制裝置B中混合液的溫度為20～30℃至反應結束；③接入儀器C和抽氣泵，在錐形瓶中收集得到產品。回答下列問題：(1)儀器C的名稱是__________，儀器C中冷水流入口是______(填“a”或“b”)。(2)為更好地控制反應溫度，應采用的加熱方法是________________。(3)生成過氧乙酸的化學方程式為______________________。(4)實驗測得產物中過氧乙酸的百分含量隨反應物比例和反應時間的變化數據如下表。由表中數據可知，反應物最佳比例(CH3COOH/H2O2)是______，最佳反應時間約______。反應物比例CH3COOH/H2O2反應時間0.5h1h3h5h7h2∶17.38%8.46%9.42%11.26%13.48%1∶110.56%12.92%13.54%20.72%20.80%1∶26.14%7.10%7.96%10.38%12.36%(1)常考儀器。(2)問題設置。①有機物易揮發，因此在反應中通常要采用冷凝回流裝置，以減少有機物的揮發，提高原料的利用率和產物的產率。②有機反應通常都是可逆反應，且易發生副反應，因此常使某種價格較低的反應物過量，以提高另一反應物的轉化率和產物的產率，同時在實驗中需要控制反應條件，以減少副反應的發生。真題體驗領悟高考21．(2020·江蘇卷)實驗室以CaCO3為原料，制備CO2并獲得CaCl2·6H2O晶體。下列圖示裝置和原理不能達到實驗目的的是 (

)【答案】D【解析】CaCl2·6H2O易失去結晶水，因此不能通過加熱蒸發皿得到，可由氯化鈣的熱飽和溶液冷卻結晶析出，D錯誤。2．(2020·全國卷Ⅱ)苯甲酸可用作食品防腐劑。實驗室可通過甲苯氧化制苯甲酸，其反應原理簡示如下：名稱相對分子質量熔點/℃沸點/℃密度/(g·mL－1)溶解性甲苯92－95110.60.867不溶于水，易溶于乙醇苯甲酸122122.4(100℃左右開始升華)248—微溶于冷水，易溶于乙醇、熱水實驗步驟：(1)在裝有溫度計、冷凝管和攪拌器的三頸燒瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(約0.03mol)高錳酸鉀，慢慢開啟攪拌器，并加熱回流至回流液不再出現油珠。(2)停止加熱，繼續攪拌，冷卻片刻后，從冷凝管上口慢慢加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液，并將反應混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣。合并濾液和洗滌液，于冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化至苯甲酸析出完全。將析出的苯甲酸過濾，用少量冷水洗滌，放在沸水浴上干燥。稱量，粗產品為1.0g。(3)純度測定：稱取0.122g粗產品，配成乙醇溶液，于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液，用0.01000mol·L－1的KOH標準溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50mL的KOH標準溶液。回答下列問題：(1)根據上述實驗藥品的用量，三頸燒瓶的最適宜規格為______(填標號)。A．100mL

B．250mLC．500mL D．1000mL(2)在反應裝置中應選用________冷凝管(填“直形”或“球形”)，當回流液不再出現油珠即可判斷反應已完成，其判斷理由是______________________________。(3)加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是_________________________________________________；該步驟亦可用草酸在酸性條件下處理，請用反應的離子方程式表達其原理_________________________。(4)“用少量熱水洗滌濾渣”一步中濾渣的主要成分是________________________。(5)干燥苯甲酸晶體時，若溫度過高，可能出現的結果是____________________________________________________。(6)本實驗制備的苯甲酸的純度為______；據此估算本實驗中苯甲酸的產率最接近于______(填標號)。A．70%

B．60%

C．50% D．40%(7)若要得到純度更高的苯甲酸，可通過在水中______________的方法提純。【解析】(3)高錳酸鉀具有強氧化性，能將Cl－氧化。加入適量的飽和亞硫酸氫鈉溶液是為了除去過量的高錳酸鉀，避免在用鹽酸酸化時，產生氯氣；該步驟亦可用草酸處理，生成二氧化碳和Mn2＋。(4)由信息甲苯用高錳酸鉀氧化時生成苯甲酸鉀和二氧化錳，“用少量熱水洗滌濾渣”一步中濾渣的主要成分是MnO2。3．(2020·山東卷，節選)某同學利用Cl2氧化K2MnO4制備KMnO4的裝置如下圖所示(夾持裝置略)：(3)KMnO4常作氧化還原滴定的氧化劑，滴定時應將KMnO4溶液加入__________(填“酸式”或“堿式”)滴定管中；在規格為50.00mL的滴定管中，若KMnO4溶液起始讀數為15.00mL，此時滴定管中KMnO4溶液的實際體積為________(填標號)。A．15.00mL

B．35.00mLC．大于35.00mL D．小于15.00mL【答案】(1)平衡氣壓，使濃鹽酸順利滴下NaOH溶液Ca(ClO)2＋4HCl===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O(2)在裝置A、B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶(3)酸式C【解析】(2)錳酸鉀在堿性減弱時易發生反應，一部分MnO轉化為MnO2，導致最終KMnO4的產率低，而濃鹽酸易揮發，直接導致B中NaOH溶液的濃度減小，故改進措施是在裝置A、B之間加裝盛有飽和食鹽水的洗氣瓶吸收揮發出來的HCl。(3)高錳酸鉀有強氧化性，強氧化性溶液加入酸式滴定管，滴定管的“0”刻度在上，規格為50.00mL的滴定管中實際的體積大于(50.00－15.00)mL，即大于35.00mL。4．(2019·全國卷Ⅲ)乙酰水楊酸(阿司匹林)是目前常用藥物之一。實驗室通過水楊酸進行乙酰化制備阿司匹林的一種方法如下：物質水楊酸醋酸酐乙酰水楊酸熔點/℃157～159－72～－74135～138相對密度/(g·cm－3)1.441.101.35相對分子質量138102180實驗過程：在100mL錐形瓶中加入水楊酸6.9g及醋酸酐10mL，充分搖動使固體完全溶解。緩慢滴加0.5mL濃硫酸后加熱，維持瓶內溫度在70℃左右，充分反應。稍冷后進行如下操作。①在不斷攪拌下將反應后的混合物倒入100mL冷水中，析出固體，過濾。②所得結晶粗品加入50mL飽和碳酸氫鈉溶液，溶解、過濾。③濾液用濃鹽酸酸化后冷卻、過濾得固體。④固體經純化得白色的乙酰水楊酸晶體5.4g。回答下列問題：(1)該合成反應中應采用________加熱(填標號)。A．熱水浴 B．酒精燈C．煤氣燈 D．電爐(2)下列玻璃儀器中，①中需使用的有________(填標號)，不需使用的__________________(填名稱)。(3)①中需使用冷水，目的是________________。(4)②中飽和碳酸氫鈉的作用是________________，以便過濾除去難溶雜質。(5)④采用的純化方法為________________。(6)本實驗的產率是________%。【答案】(1)A

(2)BD分液漏斗、容量瓶(3)充分析出乙酰水楊酸固體(結晶)(4)生成可溶的乙酰水楊酸鈉(5)重結晶(6)60步驟3：反應液冷卻后，依次用飽和NaCl溶液、5%Na2CO3溶液、水洗滌，分離出有機相。步驟4：有機相經無水Na2SO4干燥、過濾、蒸餾，得丙炔酸甲酯。(1)步驟1中，加入過量甲醇的目的是________________。(2)步驟2中，上圖所示的裝置中儀器A的名稱是___________；蒸餾燒瓶中加入碎瓷片的目的是____________________________。(3)步驟3中，用5%Na2CO3溶液洗滌，主要除去的物質是________________；分離出有機相的操作名稱為________________________。(4)步驟4中，蒸餾時不能用水浴加熱的原因是_________________。【答案】(1)作為溶劑、提高丙炔酸的轉化率(2)(直形)冷凝管防止暴沸(3)丙炔酸分液(4)丙炔酸甲酯的沸點比水的高(2)操作1裝置如圖所示(加熱和夾持裝置已略去)。①燒瓶A中進行的可逆反應化學方程式為______________________________________，濃硫酸也可作該反應的催化劑，選擇FeCl3·6H2O而不用濃硫酸的原因為________(填序號)。a．濃硫酸易使原料碳化并產生SO2b．FeCl3·6H2O污染小、可循環使用，符合綠色化學理念c．同等條件下，用FeCl3·6H2O比濃硫酸的平衡轉化率高②儀器B的作用為_______________________________。(3)操作2用到的玻璃儀器是________________。(4)將操作3(蒸餾)的步驟補齊：安裝蒸餾裝置，加入待蒸餾的物質和沸石，____________，棄去前餾分，收集83℃的餾分。與濃硫酸相比，FeCl3·6H2O對環境相對友好，污染小，絕大部分都可以回收并循環使用，更符合綠色化學理念，b正確；催化劑并不能影響平衡轉化率，c錯誤；②儀器B為球形冷凝管，該儀器的作用除了導氣外，主要作用是冷凝回流，盡可能減少加熱時反應物環己醇的蒸出，提高原料環己醇的利用率。7．(2019·全國卷Ⅱ)咖啡因是一種生物堿(易溶于水及乙醇，熔點234.5℃，100℃以上開始升華)，有興奮大腦神經和利尿等作用。茶葉中含咖啡因約1%～5%、單寧酸(Ka約為10－4，易溶于水及乙醇)約3%～