【备考2024年】从巩固到提高 高考化学二轮微专题46 有机物的制备和性质探究实验

某实验小组以苯甲腈（ ， ${\text{M}}_{\text{r}}\text{=}\text{1}\text{0}\text{3}$）和三氟乙醇（$\text{C}{\text{F}}_{\text{3}}\text{C}{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\text{H}$ ， ${\text{M}}_{\text{r}}\text{=}\text{1}\text{0}\text{0}$） 为原料合成苯甲亚胺三氟乙脂。步骤如下：

I．将$\text{2}\text{0}\text{.}\text{6}\text{g}$苯甲腈与$\text{2}\text{1}\text{.}\text{6}\text{g}$三氟乙醇置于容器中，冰浴降温至$\text{0}°\text{C}$。

Ⅱ．向容器中持续通入$\text{H}\text{C}\text{l}$气体4小时，密封容器。

Ⅲ．室温下在$\text{H}\text{C}\text{l}$氛围中继续搅拌反应液24小时，冷却至$\text{0}°\text{C}$ ， 抽滤得白色固体，用乙腈洗涤。

IV．将洗涤后的白色固体加入饱和$\text{N}{\text{a}}_{\text{2}}\text{C}{\text{O}}_{\text{3}}$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$\text{M}\text{g}\text{S}{\text{O}}_{\text{4}}$ ， 过滤，蒸去溶剂得产品$\text{2}\text{0}\text{.}\text{3}\text{g}$。

回答下列问题：

$2\text{C}{\text{H}}_3\text{C}{\text{H}}_2\text{O}\text{H}\underset{\text{N}{\text{a}}_2\text{C}{\text{r}}_2{\text{O}}_7}{\overset{50\mathrm{\%}{\text{H}}_2\text{S}{\text{O}}_4}{\to }}\text{C}{\text{H}}_3\text{C}\text{O}\text{O}\text{C}{\text{H}}_2\text{C}{\text{H}}_3$

I．将$\text{1}\text{7}\text{.}\text{8}\text{m}\text{L}\text{5}\text{0}\text{\%}{\text{H}}_2\text{S}{\text{O}}_4$溶液加入至$\text{5}\text{0}\text{m}\text{L}$的三颈烧瓶中，冰盐浴条件下，加入$\text{1}\text{0}\text{.}\text{7}\text{m}\text{L}$乙醇。

Ⅱ． 将$\text{1}\text{1}\text{.}\text{8}\text{5}\text{g}$$\text{N}{\text{a}}_2\text{C}{\text{r}}_2{\text{O}}_7$溶于$\text{7}\text{.}\text{4}\text{m}\text{L}{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}$中，搅拌下逐滴加入三颈烧瓶中，反应温度控制在$\text{2}\text{0}\text{℃}$。

当混合物的粘度变大时，将温度升高到$35\text{℃}$ ， 继续反应。

Ⅲ．将反应得到的绿色乳浊液用等量水稀释，分液，收集上层清液，纯化，干燥。

Ⅳ．分馏，收集$73\mathrm{~}78\text{℃}$馏分。

回到下列问题：

相关信息列表如表：

装置示意图如图所示，实验步骤为：

部溶解。①在圆底烧瓶中加入10mL冰乙酸、5mL水及9.0g$\text{F}\text{e}\text{C}{\text{l}}_3\cdot 6{\text{H}}_2\text{O}$ ， 边搅拌边加热，至固体全

②停止加热，待沸腾平息后加入2.0g安息香，加热回流45~60min。

③加入50mL水，煮沸后冷却，有黄色固体析出。

④过滤，并用冷水洗涤固体3次，得到粗品。

⑤粗品用75%的乙醇重结晶，干燥后得淡黄色结晶1.6g。

回答下列问题：

实验操作步骤如下：

①检查装置的气密性；

②在圆底烧瓶中加入95%乙醇、80%浓硫酸，然后加入研细的溴化钠粉末和几粒碎瓷片；

③小心加热，使其充分反应。

请回答下列问题：

环己醇、环己酮和饱和食盐水的部分物理性质见表(括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点)

实验步骤：

Ⅰ.实验中通过装置B将酸性Na₂Cr₂O₇溶液分批滴加到盛有30mL环己醇的A中，加入第一批Na₂Cr₂O₇溶液后，待反应物的橙红色消失后再加入第二批……依次进行下去，直至反应结束，控制反应在55~65℃进行。反应结束后，向反应液中加入适量的草酸。

Ⅱ.反应完成后，加入适量水，蒸馏，收集95~100℃的馏分，得到主要含环己酮粗品和水的混合物。

Ⅲ.进一步分离提纯得到精环已酮18.0g。

主要反应方程式：$\text{C}\text{l}\text{C}{\text{H}}_2\text{C}\text{O}\text{O}\text{H}+2\text{C}{\text{l}}_2\underset{\text{Δ}}{{}^{\underset{\_}{\underset{\_}{\text{S}}}}}\text{C}\text{C}{\text{l}}_3\text{C}\text{O}\text{O}\text{H}+2\text{H}\text{C}\text{l}$。制备装置如图所示。

回答下列问题：

已知：

①副反应：

②水杨酸聚合物难溶于水，不溶于$\text{N}\text{a}\text{H}\text{C}{\text{O}}_3$溶液。

③主要试剂和产品的物理常数如下：

实验室中合成少量阿司匹林的操作步骤如下：

①物质制备：向a中依次加入6.9 g水杨酸、10 mL乙酸酐、0.5 mL浓硫酸，在85℃~90℃条件下，加热5~10 min。

②产品结晶：冷却，加入一定量的冰水，抽滤，并用冰水洗涤沉淀2~3次，低温干燥，得阿司匹林粗产品。

③产品提纯：向阿司匹林粗品中缓慢加入饱和碳酸氢钠溶液，不断搅拌至无气泡产生。抽滤，洗涤沉淀，将洗涤液与滤液合并。合并液用浓盐酸酸化后冷却、可析出晶体，抽滤，冰水洗涤，低温干燥。得乙酰水杨酸晶体7.2 g。

检验装置气密性后，在圆底烧瓶中加入5g无水三氯化铝，加热至100℃，通过A加入10mL无水乙醇，观察并记录C中溶液褪色的时间。重复上述实验，分别观察并记录在110℃、120℃、130℃、140℃时C中溶液褪色的时间，实验结果如图所示。

完成下列填空：

已知：①制备原理：${\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{O}\text{H}+4\text{C}{\text{l}}_2\to \text{C}\text{C}{\text{l}}_3\text{C}\text{H}\text{O}+5\text{H}\text{C}\text{l}$ ， (保持70℃左右)

②有关物质的性质：

请回答：

有关数据如下：

回答下列问题：

 制备流程、实验装置及有关数据如下： 

I.环己烯的制备

如图所示，将环己醇加入试管$\text{A}$中，再加入$\text{F}\text{e}\text{C}{\text{l}}_3\cdot 6{\text{H}}_2\text{O}$固体，缓慢加热，在试管$\text{C}$内收集到环己烯粗品。

I.将邻苯二甲酸酐(C₈H₄O₃)与苯酚(C₆H₅OH)在b中混合，在剧烈搅拌下，缓慢滴加约2mL浓硫酸，加热至150℃进行反应，待b内固体反应物全部熔融为澄清的液态混合物后，停止加热。

II.装置冷却后，量取40mL稀硫酸，在揽拌下加入b中，从溶液中析出粗品酚酞后，抽滤混合物。

III.将粗品酚酞置于烧杯中，加适量水溶解，在不断搅拌下滴加饱和碳酸钠溶液。

IV.继续加入足量碳酸钠溶液，并加入适量水，搅拌。

V.抽滤烧杯中的混合物，洗涤滤渣，合并洗涤液，得到酚酞盐(A^2-)溶液。

VI.将溶液转移至大烧杯中，在搅拌下滴加浓盐酸，直到红色褪去，出现白色浑浊，抽滤，滤渣为不溶的杂质。

VII.将滤液转移至大烧杯中，在搅拌下继续滴加浓盐酸，最终析出白色晶体，抽滤、洗涤得纯净的酚酞。

请回答下列问题：

已知：环己醇相对分子质量为100，熔点为24℃，沸点为161 ℃，密度为0.95 g/mL；己二酸相对分子质量为146，微溶于水，且温度越低溶解度越小。

实验步骤如下：

i.向三颈瓶中加入3. 5 g碳酸钠和50 mL温水，在搅拌下加入10 g高锰酸钾。

ii.待高锰酸钾溶解后，用滴管慢慢加入2.6 mL环己醇，维持反应温度在43〜47℃之间。

iii.环己醇滴加完毕，待反应完成，使二氧化锰沉淀凝结，然后加适量固体亚硫酸氢钠除去过量的高锰酸钾。

iv.趁热抽滤，滤渣用热水洗涤三次，合并滤液与洗涤液，用浓盐酸调pH至1〜2。

v.将滤液加热浓缩至20 mL左右，冷却，结晶，抽滤，洗涤，干燥，称重(得到产品1.5 g)，计算产率。

请回答下列问题：

其反应原理为主反应：

副反应：

回答下列问题：

已知：i.过氧乙酸为无色液体，易溶于水；极不稳定，遇高热会引起爆炸；氧化性与高锰酸钾相当。

ii.相关物质性质

实验步骤：

①向油水分离器中加入适量蒸馏水液面低于分水器支管口；

②仪器2中加入冰醋酸、固体酸催化剂和适量乙酸丁酯，仪器6中通冷却水，开通仪器1和8，缓慢关闭仪器7处放空阀，温度维持为55℃；

③待真空度达到反应要求时，打开仪器3的活塞，缓慢逐滴滴入浓度为35%的双氧水；

④当油水分离器中水层液面升高到支管口时，经过操作a后，打开活塞逐滴放出适量水……；

⑤待反应结束，冷却后放出油水分离器中下层水，将上层液体从油水分离器上口倒入仪器2，分离仪器2中的混合物，初步得到粗产品。

实验步骤：

①在50mL三颈烧瓶中，加入3.6g2-蔡酚，1.2g氯化铁，6mL乙醇和沸石，微沸3h．稍微冷却，取下分水器和冷凝管，蒸出剩余的大部分乙醇。

②用冰水冷却三颈烧瓶析出固体，减压抽滤分离，冰水洗涤固体。再将漏斗上的固体转移至研钵中，加5mL冰水研磨后，减压抽滤，冰水洗涤。

回答下列问题： 

步骤1：称取94.5g氯乙酸于1000mL的仪器A中(如图1)，慢慢加入50%NaHCO₃溶液，至不再产生无色气泡。

步骤2：加入15.6g乙二胺，摇匀后放置片刻，加入2.0mol·L^-1NaOH溶液90mL，加水至总体积为600mL左右，温度计控温50℃加热2h。

步骤3：冷却液体后倒入烧杯中，加入活性炭脱色，搅拌、静置、过滤。用盐酸调节滤液至pH=1.2，有白色沉淀生成。

步骤4：将该沉淀置于图2装置的布氏漏斗中抽滤，干燥，制得EDTA。

回答下列问题：

Ⅰ．反应回流：向$100\text{m}\text{L}$圆底烧瓶中加入磁搅拌子，然后依次加入$6\mathrm{.}1\text{g}$苯甲酸、$20\text{m}\text{L}$95％乙醇、$25\text{m}\text{L}$环己烷，搅拌均匀后再加入$2\text{m}\text{L}$浓硫酸。按如图组装好仪器后，水浴加热回流1.5小时。实验过程中分水器中得到的液体会分层，需多次开启分水器活塞放出下层液体。

Ⅱ．产物蒸馏提纯：继续水浴加热，从圆底烧瓶中蒸出环己烷和剩余的乙醇，经分水器放出。将圆底烧瓶中残留物倒入盛有冷水的烧杯中，再经一系列除杂操作后，最后蒸馏收集210～213℃的馏分，得到$5\mathrm{.}0\text{g}$产品。

可能用到的数据如下：

*环己烷、乙醇和水可形成共沸物，其沸点为62.1℃。

回答下列问题：

实验步骤如下：

I.向三颈瓶中依次加入1.53g(10mmol)邻硝基苄醇，10.0mL二氯甲烷(沸点39.8℃)和磁子，搅拌使固体全部溶解。再依次加入1.0mLTEMPO－COOH水溶液(做催化剂)和13.0mL饱和NaHCO₃溶液。在15℃和剧烈搅拌条件下，滴加13.0mL(足量)10%NaClO水溶液后，继续反应40min。

II.反应完全后，将反应液倒入分液漏斗，分出有机层后，水相用10.0mL二氯甲烷萃取，合并有机相，经无水硫酸钠干燥、过滤后，除去并回收滤液中的二氯甲烷，得到粗品。

III.将粗品溶解在20.0mL二氯甲烷中，加入10.0mL饱和NaHSO₃溶液，充分作用后，分离得到水层，水层在水浴中用5%氢氧化钠溶液调节pH到10，浅黄色固体析出完全。抽滤、干燥至恒重，得1.30g产品。

实验方案如下，下表为可能用到的有关数据。

①在a中加入$21\mathrm{.}0\text{g}$环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入$1\text{m}\text{L}$浓硫酸。

②b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃。

③反应后的粗产物倒入分液漏斗中，先用水洗，再分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯12.3g。

回答下列问题：

反应方程式：

+CH₃COOH$\underset{}{\overset{}{\text{⇌}}}$+H₂O

在A中加入$\text{5}\text{.}\text{0}\text{m}\text{L}$苯胺、$\text{7}\text{.}\text{5}\text{m}\text{L}$冰醋酸及少许锌粉，装上刺形分馏柱(图中仪器B，用于沸点差别不太大的混合物的分离)和温度计，支管通过蒸馏装置与接收瓶相连。用小火加热A，使反应物保持微沸约$\text{1}\text{5}\text{m}\text{i}\text{n}$。逐渐升高温度，当温度计读数达到$100\text{℃}$左右时，有液体馏出。维持温度在$100\mathrm{~}110\text{℃}$之间反应约1小时。温度计读数下降，表示反应已经完成。在搅拌下趁热将反应物倒入冰水中，冷却后抽滤所析出的固体，用冷水洗涤，烘干。请回答：

索氏提取装置如图所示．实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至装置a，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与青蒿粉末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对青蒿粉末的连续萃取。回答下列问题：

已知：①的生成和使用时必须在无水条件下进行，痕量水就会发生反应：$\text{R}-\text{M}\text{g}\text{X}+{\text{H}}_2\text{O}\stackrel{}{\to }\text{R}\text{H}+\text{H}\text{O}\text{M}\text{g}\text{X}$；

②M(溴苯)$=157$ ， M(苯甲酸乙酯)$=150$ ， M(三苯甲醇)$=260$ ， M(乙醚)$=74$。

实验步骤：

步骤1：按如图组装实验装置后，向三颈烧瓶内放入适量镁屑、一小粒碘和沸石，装上带干燥管的回流冷凝管和盛有过量溴苯和$7\text{m}\text{L}$无水乙醚的恒压滴液漏斗，滴加约三分之一的溴苯乙醚溶液并开动搅拌，慢慢滴入余下的溴苯乙醚溶液，保持反应液呈微沸状态，滴加完毕后，继续回流$0\mathrm{.}5\text{h}$ ， 使镁屑作用完全。

步骤2：将制备好的过量苯基溴化镁乙醚溶液置于冷水浴中，在搅拌下，滴加$1\mathrm{.}5\text{g}$苯甲酸乙酯和$2\text{m}\text{L}$无水乙醚的混合液，控制滴加速度，滴加完毕后，将反应混合物在$100\text{℃}$下继续回流$20\text{m}\text{i}\text{n}$ ， 使反应进行完全，冰水浴冷却，搅拌的同时慢慢滴加$2\mathrm{.}5\text{g}$氯化铵配成的饱和水溶液，分解加成产物。

步骤3：分出醚层，蒸去乙醚，剩余物加入$5\text{m}\text{L}$石油醚，搅拌，过滤，收集产品。

粗产品用乙醇和水混合溶剂进行重结晶、抽滤、干燥、称量，产物质量为$2\mathrm{.}0\text{g}$。

回答下列问题：

查阅资料知：①制备CCl₃CHO的反应原理为：${\text{C}}_{\text{2}}{\text{H}}_{\text{5}}\text{O}\text{H}\text{+}\text{4}\text{C}{\text{l}}_{\text{2}}\underset{}{\overset{\text{Δ}}{\to }}\text{C}\text{C}{\text{l}}_{\text{3}}\text{C}\text{H}\text{O}\text{+}\text{5}\text{H}\text{C}\text{l}$ ， 可能发生的副反应有：${\text{C}}_{\text{2}}{\text{H}}_{\text{5}}\text{O}\text{H}\text{+}\text{H}\text{C}\text{l}\underset{}{\overset{}{\to }}{\text{C}}_{\text{2}}{\text{H}}_{\text{5}}\text{C}\text{l}\text{+}{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}$；$\text{C}{\text{C}}_{\text{3}}\text{C}\text{H}\text{O}\text{+}\text{H}\text{C}\text{l}\text{O}\underset{}{\overset{}{\to }}\text{C}\text{C}{\text{l}}_{\text{3}}\text{C}\text{O}\text{O}\text{H}\text{+}\text{H}\text{C}\text{l}$。

②有关物质的性质：

回答下列问题：

Ⅰ．合成原理：

Ⅱ．实验步骤：

步骤1：将2.60g对甲基-N-乙酰苯胺置于烧杯中，加入60mL水、2.0g乙酸钠和8.0g高锰酸钾，不断搅拌下温和加热约30min。

步骤2：当反应液呈深褐色且有大量沉淀物出现时，停止加热。趁热过滤，用少量热水洗涤沉淀。合并滤液，冷却至室温，用20%的稀硫酸酸化至pH为1~2，过滤析出的固体。

步骤3：将此固体加入如图所示装置(夹持、搅拌、加热装置已省略)，加入盐酸(1：1)，加热回流30min。再向烧瓶中加入20mL水及适量活性炭，加热沸腾5min，趁热过滤。

步骤4：待滤液冷却后，操作Ⅰ ， 过滤，自然干燥，得浅黄色针状晶体。

请回答：