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2019-2020年高考化學總復習 專題三十七 有機綜合實驗專題演練 1．(xx江蘇化學，21B)實驗室以苯甲醛為原料制備間溴苯甲醛(實驗裝置見下圖，相關物質的沸點見附表)。其實驗步驟為： 附表　相關物質的沸點(101 kPa) 物質 沸點/℃ 物質 沸點/℃ 溴 58.8 1，2二氯乙烷 83.5 苯甲醛 179 間溴苯甲醛 229 步驟1：將三頸瓶中的一定配比的無水AlCl3、1，2二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升溫至60 ℃，緩慢滴加經濃H2SO4干燥過的液溴，保溫反應一段時間，冷卻。 步驟2：將反應混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中，攪拌、靜置、分液。有機相用10% NaHCO3溶液洗滌。 步驟3：經洗滌的有機相加入適量無水MgSO4固體，放置一段時間后過濾。 步驟4：減壓蒸餾有機相，收集相應餾分。 (1)實驗裝置中冷凝管的主要作用是________________________， 錐形瓶中的溶液應為________。 (2)步驟1所加入的物質中，有一種物質是催化劑，其化學式為________________________________________________________________________。 (3)步驟2中用10% NaHCO3溶液洗滌有機相，是為了除去溶于有機相的________(填化學式)。 (4)步驟3中加入無水MgSO4固體的作用是________。 (5)步驟4中采用減壓蒸餾技術，是為了防止________。 2．(xx課標全國Ⅰ，26)乙酸異戊酯是組成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。實驗室制備乙酸異戊酯的反應、 裝置示意圖和有關數據如下： OHO＋OHOO＋H2O 相對分 子質量 密度 /(gcm－3) 沸點/ ℃ 水中溶解性 異戊醇 88 0.812 3 131 微溶 乙酸 60 1.049 2 118 溶 乙酸異戊酯 130 0.867 0 142 難溶 實驗步驟：在A中加入4.4 g異戊醇、6.0 g乙酸、數滴濃硫酸和2～3片碎瓷片。開始緩慢加熱A，回流50 min，反應液冷至室溫后倒入分液漏斗中，分別用少量水，飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌；分出的產物加入少量無水MgSO4固體，靜置片刻，過濾除去MgSO4固體，進行蒸餾純化，收集140～143 ℃餾分，得乙酸異戊酯 3.9 g。 回答下列問題： (1)儀器B的名稱是________。 (2) 在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是_______________； 第二次水洗的主要目的是____________________________。 (3) 在洗滌、分液操作中，應充分振蕩，然后靜置，待分層后________(填標號)。 a．直接將乙酸異戊酯從分液漏斗的上口倒出 b．直接將乙酸異戊酯從分液漏斗的下口放出 c．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從下口放出 d．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從上口倒出 (4)本實驗中加入過量乙酸的目的是________________________。 (5)實驗中加入少量無水 MgSO4 的目的是___________________。 (6)在蒸餾操作中，儀器選擇及安裝都正確的是________(填標號)。 (7)本實驗的產率是________(填標號)。 a．30% b．40% c．60% d．90% (8)在進行蒸餾操作時，若從130 ℃便開始收集餾分，會使實驗的產率偏____________(填“高” 或“低”)，其原因是____________________________________。 題型集訓37　有機綜合實驗 一年模擬試題精練 1.(xx廊坊質量監(jiān)測)對硝基甲苯是醫(yī)藥、染料等工業(yè)的一種重要有機中間體，它常以濃硝酸為硝化劑，濃硫酸為催化劑，通過甲苯的硝化反應制備。一種新的制備對硝基甲苯的實驗方法是：以發(fā)煙硝酸為硝化劑，固體NaHSO4為催化劑(可循環(huán)使用)，在甲苯的CCl4溶液中，加入乙酸酐[(CH3CO)2O，有脫水作用]，45 ℃反應1 h(如圖所示)。反應結束后過濾，濾液分別用5% NaHCO3溶液和水洗滌至中性，再經分離、提純得到對硝基甲苯。 CH3NO2CH3＋CH3NO2＋CH3NO2 (1)濾液用5% NaHCO3溶液處理的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)濾液在分液漏斗中洗滌靜置后，分離出有機層的操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)下列給出了催化劑種類及用量對甲苯硝化反應影響的實驗結果。 催化劑 n(催化劑)/ n(甲苯) 硝化產物中各種異 構體質量分數(%) 總產率(%) 對硝基甲苯 鄰硝基甲苯 間硝基甲苯 濃H2SO4 1.0 35.6 60.2 4.2 98.0 1.2 36.5 59.5 4.0 99.8 NaHSO4 0.15 44.6 55.1 0.3 98.9 0.25 46.3 52.8 0.9 99.9 0.32 47.9 51.8 0.3 99.9 0.36 45.2 54.2 0.6 99.9 ①NaHSO4催化制備對硝基甲苯時，催化劑與甲苯的最佳物質的量之比為________。 ②與濃硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的優(yōu)點有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 2．(xx東北三省四市模擬)苯甲酸甲酯是重要的化工原料，某化學興趣小組仿照實驗室制乙酸乙酯的原理以苯甲酸(C6H5COOH)和甲醇為原料制備苯甲酸甲酯。有關數據如下： 相對分子質量 熔點/℃ 沸點/℃ 密度/(gcm－3) 水溶性 苯甲酸 122 122.4 249 1.2659 微溶 甲醇 32 －97 64.6 0.792 互溶 苯甲酸甲酯 136 －12.3 196.6 1.088 8 不溶 Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗產品 在圓底燒瓶中加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇，再小心加入3 mL濃硫酸，混勻后，投入幾粒碎瓷片，在圓底燒瓶上連接冷凝回流裝置后，小心加熱2小時，得苯甲酸甲酯粗產品。 回答下列問題： (1)該反應的化學方程式為__________________________， 該反應的原子利用率是_______________________________。 (2)實驗中，應選擇(如上圖)________(填序號)作為冷凝回流裝置，該儀器的名稱為______________________________________。 (3)使用過量甲醇的原因是____________________________。 Ⅱ.粗產品的精制 苯甲酸甲酯粗產品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等，現擬用下列流程圖進行精制。 (4)飽和碳酸鈉溶液的作用是__________________________， 操作a的名稱為________。 (5)由于有機層和水層的密度比較接近，興趣小組的同學無法直接判斷有機層在上層還是下層，請你設計簡單易行的方案，簡述實驗方法，可能的現象及結論_____________________________________。 (6)該實驗中制得苯甲酸甲酯8.30 g，則苯甲酸甲酯的產率為________。 參考答案 題型集訓37　有機綜合實驗 【兩年高考真題演練】 1.解析　(1)冷凝管的主要作用是冷凝回流，防止反應物逸出，提高原料的利用率。由于液溴易揮發(fā)且溴蒸氣有毒，不能直接排入空氣，需要用NaOH等強堿溶液吸收尾氣。(2)苯甲醛與溴單質是在AlCl3的催化作用下發(fā)生取代反應生成間溴苯甲醛。(3)NaHCO3可以與Br2及鹽酸反應，所以用NaHCO3溶液是為了除去沒有反應的Br2和HCl。(4)洗滌后的有機相中含有少量的水，加入無水MgSO4的作用是作干燥劑除去有機相的水，吸水生成MgSO4晶體。(5)減壓蒸餾是為了降低蒸餾的溫度，防止間溴苯甲醛被氧化。 答案　(1)冷凝回流　NaOH溶液　(2)AlCl3　(3)Br2、HCl (4)除去有機相的水　(5)間溴苯甲醛被氧化 2.解析　(1)儀器B是球形冷凝管，起冷凝回流作用。(2)第一次水洗，主要洗去大部分硫酸和未反應的醋酸，第二次水洗除去的是NaHCO3雜質。(3)乙酸異戊酯的密度小于水，在水層的上方。分液時應先將水層從分液漏斗下口放出，再將乙酸異戊酯從上口倒出。(4)該反應為可逆反應，加入過量乙酸的目的是提高異戊醇的轉化率。(5)加入無水MgSO4固體的目的是除去混合物中的少量水分，起干燥作用。(6)蒸餾操作中，需要測定的是餾分的溫度，所以溫度計水銀球應放在蒸餾燒瓶的支管口處，b和c中溫度計位置均正確，但c中的冷凝裝置為球形冷凝管，它一般用作反應裝置，主要用于冷凝回流反應物，使反應更徹底，故只有b項正確。(7)據可知，4.4 g異戊醇完全反應消耗3.0 g乙酸，故乙酸有剩余，則生成乙酸異戊酯的理論產量為6.5 g，故該反應的產率為100%＝60%。(8)異戊醇的沸點為131 ℃，蒸餾時，若從130 ℃開始收集餾分，將會有一部分未反應的異戊醇被蒸出，使產率偏高。 答案　(1)球形冷凝管　(2)洗掉大部分硫酸和醋酸　洗掉碳酸氫鈉　(3)d　(4)提高醇的轉化率　(5)干燥　(6)b　(7)c　(8)高　會收集少量未反應的異戊醇 【一年模擬試題精練】 1.解析　(1)5% NaHCO3溶液洗滌肯定是除去粗產品的雜質，由于使用了發(fā)煙硝酸作硝化劑，粗產品中含有酸性雜質。(2)CCl4的密度大于水，所以有機層在下層，從下口放出。(3)①當催化劑和甲苯的物質的量之比為0.32時，對硝基甲苯產率為47.9%，最高。②使用NaHSO4作催化劑，對硝基甲苯的產率高且催化劑使用量小。 答案　(1)除去粗產品中的酸性雜質 (2)取下分液漏斗上口玻璃塞(或上口小孔對準塞子上的凹槽)，緩慢打開活塞，當下層液體完全放出時及時關閉活塞 (3)①0.32　②在硝化產物中對硝基甲苯比例提高　催化劑用量少且能循環(huán)使用 2.解析?、?(1)根據酯化反應的實質，苯甲酸和甲醇反應生成苯甲酸甲酯和水的化學方程式為C6H5COOH＋CH3OHC6H5COOCH3＋H2O；該反應原子利用率100%≈88.3%；(2)根據儀器的結構特點，應選擇B(球形冷凝管)作為冷凝回流裝置；(3)由于甲醇沸點低，易揮發(fā)，損失大，還為了提高苯甲酸的利用率，故應使用過量甲醇；Ⅱ.(4)飽和碳酸鈉溶液能與苯甲酸反應，生成可溶性的苯甲酸鈉，還能溶解甲醇，降低苯甲酸甲酯的溶解度，操作a后，溶液分層，故a為分液；(5)向混合液中加少量水，振蕩、靜置，體積增加的為水層，體積不變的為有機層，或者從分液漏斗下口放出少量液體，置于試管中，加適量水，振蕩、靜置，若液體分層，則有機層在下層，若液體不分層，則有機層在上層；(6)由于甲醇過量，按苯甲酸進行計算，n(C6H5COOH)＝＝0.1 mol，理論上生成苯甲酸甲酯為n(C6H5COOCH3)＝0.1 mol，其質量為m(C6H5COOCH3)＝0.1 mol136 gmol－1＝13.6 g，則苯甲酸甲酯的產率為η＝100%≈61.0%。 　 (2)B　球形冷凝管 (3)甲醇沸點低，損失大；甲醇過量可以提高苯甲酸的利用率 (4)除去苯甲酸甲酯中的雜質苯甲酸，溶解甲醇，降低苯甲酸甲酯溶解度　分液 (5)從分液漏斗下口放出少量液體，置于試管中，加入適量水，振蕩、靜置，若液體分層，則有機層在下層，若液體不分層，則有機層在上層 (6)61.0%