高考总复习系列丛书-高考化学跳出题海15大秘诀：秘诀7-解答有机物制备实验综合题的突破方法-Word

以有机物制备为情境的综合性实验题是近几年高考中的高频考点，这类题内容科学，背景真实，能体现化学的实际应用价值，能渗透学以致用的教学理念。不但取材思路开阔，试题陌生度高，能体现创新、公平的原则，而且分值高、考点多，能彰显学科特征，是体现高考以能力测试为主导的优秀题型。回顾了近三年各省有关有机物制备为情境的综合性实验题，发现该题型结构一般分为两部分：题干部分通常有四块内容即反应原理、相关物理性质、实验装置和操作步骤（或流程图），（通常也有变化：如2013•江苏•21·B甲氧基苯酚的制备没有装置图，实验步骤也是暗含在题尾设问中，2015•江苏•21•B苯甲醛制备间溴苯甲醛没有反应原理，2014•广西•29苯乙酸铜的制备实验步骤也是暗含在题尾设问中）题尾部分就是设问内容，常考的高频考点的有：①仪器的认知与使用，实验装置图的识别与选用。②实验操作安全常识。③产品的除杂、分离与提纯操作的目的、原因。④反应原理的选择，反应条件的控制操作原因。⑤产率的计算等。解答这类题的方法技巧有：一、掌握有机实验基本特点，排除无机实验思维定势，突破难点1.有机物通常易燃易爆，要注意防高温、防氧化。【典例】①2013•课标Ⅱ•26合成正丁醛（6）反应温度应保持在90—95℃，其原因是。②2015•课标Ⅱ•36异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮（4）反应②为(填“放热”或“吸热”）反应。反应温度控制在50-60℃，温度过高的安全隐患是。③2015•江苏•21•B苯甲醛制备间溴苯甲醛（5）步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止。【答案】①根据正丁醛的沸点和还原性，主要是为了将正丁醛及时分离出来，促使反应正向进行，并减少正丁醛进一步氧化。②放热；可能会导致（过氧化物）爆炸③间溴苯甲醛被氧化。【解题技巧】以上错因分析，同学们在解答有机物制备实验题受无机物制备实验题的影响很大，也可以说是思维定势的负面影响。如果同学们能从有机实验的基本特点入手，了解有机物通常易燃易爆，要注意防高温、防氧化，能及时清除无机实验的干扰，这些得分率较低的题，将迎难而解。2.有机反应通常伴随的副反应多，副产物多。【典例】2013•课标Ⅰ•26环己烯的合成（3）本实验中最容易产生的副产物的结构简式为。【答案】【错因分析】没认真审题，图书写方便的，答CO2、SO2、等。【解题技巧】从有机反应的特点①副反应多②反应条件（催化剂、温度等）可控制反应的方向等入手，就要认真审题，就不会忽略“最容易”。3.有机物一般在水中的溶解度较小，易溶于有机溶剂。【典例】①（2014•浙江•28）葡萄糖酸钙的制备（4）第④步加入乙醇的作用是（5）第⑥步中，下列洗涤剂最合适的是。A．冷水B．热水C．乙醇D．乙醇－水混合溶液②（2014•广西•29）苯乙酸铜的制备（2）反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸粗品。加人冷水的目的是。【答案】①（4）可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度，有利于葡萄糖酸钙析出（5）D②有利于苯乙酸析出【解题技巧】陌生有机物的相关物理性质，题中一般都会给出数据，抓住这些数据的应用会给解题带来很大的方便。如相对分子质量会在计算是用到，密度会在分层时判断有机物所在用到，溶解度会在溶解、萃取、结晶和洗涤时用到，熔沸点会在控温和蒸馏时用到。4.有机溶剂有毒易挥发，实验装置一般需要密封、冷凝、回流等。【典例】①（2014•浙江•28）葡萄糖酸钙的制备（1）第①步中溴水氧化葡萄糖时，下列装置最合适的是。②（2014•课标Ⅰ•2）6乙酸异戊酯的制备（6）在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是：(填标号)【答案】①B②b【错因分析】①这题是个控温技术、密封技术和冷凝技术的综合应用，要关注的是一个综合的、全面的效果。②最容易错选的答案是c，要关注的同一仪器不同用途是的优缺点。二、抓住有机物制备实验的几个重要环节，夯实基础1.反应原理【典例】①（2014浙江28）葡萄糖酸钙的制备（2）第②步充分反应后CaCO3固体过量，其目的是；本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是②（2015江苏21B）苯甲醛制备间溴苯甲醛（2）步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，化学式③（2015•课标Ⅱ•36）异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮（2）反应1和2分别在装置_和_中进行（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是（填编号。已知苯酚是一种弱酸）。a.NaOHb.CaCO3c.NaHCO3d.CaO【答案】①（2）除去HBr，确保葡萄糖酸完全转化葡萄糖酸钙CaCl2难与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙，也不能除去HBr②（2）AlCl3；③（2）A（反应器）；C（分解釜）（5）c【解析】①C6H12O6(葡萄糖)＋Br2＋H2OC6H12O7(葡萄糖酸)＋2HBr氧化反应原理2C6H12O7(葡萄糖酸)＋CaCO3Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸钙)＋H2O＋CO2↑强酸制弱酸原理。CaCO3过量可除去氧化反应产生的HBr；CaCl2不能替代CaCO3，不与葡萄糖酸反应。②三颈瓶中的无水AlCl3、1，2－二氯乙烷和苯甲醛的作用分别是催化剂、溶剂和反应物。③第2个反应类型为分解反应；苯酚是一种弱酸，是要制备的产品，中和釜中要除去的是硫酸。境，副产品可综合利用。⑤制备过程还经常需要应用一些酸、碱及各种溶剂作为反应的介质或精制的辅助材料。如能减少这些材料的用量或用后能够回收，便可节省费用，降低成本。2.仪器与操作【典例】①（2014•广西•29苯乙酸铜的制备（2）将a中的溶液加热至100℃，缓缓滴加40g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升温至130℃继续反应。在装置中，仪器b的作用是；仪器c的名称是，其作用是。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是(填标号)。A．分液漏斗B．漏斗C．烧杯D．直形冷凝管E．玻璃棒②（2013•江苏•21·B）甲氧基苯酚的制备（3）洗涤完成后，通过以下操作分离、提纯产物，正确的操作顺序是(填字母)。a．蒸馏除去乙醚b．重结晶c．过滤除去干燥剂d．加入无水CaCl2干燥③（2013•课标Ⅱ•26）正丁醛的制备（1）实验中，能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中，说明理由。④（2013•江苏•21·B）（4）固液分离常采用减压过滤。为了防止倒吸，减压过滤完成后应先，再。【答案】①滴加苯乙腈球形冷凝管冷凝回流BCE②dcab③不能将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中，应该将浓硫酸加到Na2Cr2O7溶液，因为浓硫酸溶于水会放出大量热，容易溅出伤人。④拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管关闭抽气泵【解析】①仪器b是分液漏斗，实验通过分液漏斗往三颈瓶中滴加苯乙腈，仪器c是球形冷凝管，使气化的反应液冷凝回流进三颈瓶。冷却结晶出来的苯乙酸粗品是晶体，此时分离的操作是过滤。②洗涤完成后，应先加入无水氯化钙干燥，然后过滤去掉干燥剂，再蒸馏出乙醚，最后重结晶得到产品。③这是实验安全操作，浓硫酸与其他溶液的混合操作相当于浓硫酸的稀释，也要防止混合过程中放出大量的热，引起液体的飞溅。④这也是常规的实验安全操作，为防止倒吸，减压过滤后应拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管，然后关闭抽气泵温度计、搅拌器、冷凝管等）的用途。五种漏斗——普通漏斗、长颈漏斗、球形分液漏斗（用于滴加反应液）、犁形分液漏斗（用于分液）、恒压漏斗（烧瓶与漏斗连通，以平衡压强，使液体能顺利滴下）的应用。②实验操作主要考虑实验安全、实验效果和干扰因素的排除和控制，经常考的实验操作有：试剂混合顺序、加热方式、操作顺序、沸石的作用、事故的处理等。3.产品的分离提纯【典例】①（2013•江苏•21•B）甲氧基苯酚的制备(1)反应结束后，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取。分离出甲醇的操作是的。萃取用到的分液漏斗使用前需并洗净，分液时有机层在分液漏斗的填（“上”或“下”）层。(2)分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤。用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是；用饱和食盐水洗涤的目的是。②（2014•浙江•28）葡萄糖酸钙的制备（3）第③步需趁热过滤，其原因是。③（2015•课标Ⅱ•36）异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮（6）蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为和，判断的依据是。【答案】（1）蒸馏检查是否漏水上（2）除去HCl除去少量NaHCO3且减少产品的损失②（3）葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出，如不趁热过滤会损失产品③（6）丙酮、苯酚；苯酚的沸点高于丙酮【解析】①（1）甲醇的沸点为64.7℃，且生成的有机物易溶于甲醇，故应用蒸馏的方法；分液漏斗在使用前要检查是否漏水，分液时有机层在上层。（2）用饱和碳酸氢钠溶液洗涤的目的是除去HCl，用饱和食盐水洗涤目的是除去少量的碳酸氢钠和减少产品的损失。②趁热过滤分离的是碳酸钙和葡萄糖酸钙溶液，防止葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出，造成产品损失。③由于苯酚的沸点高于丙酮，丙酮先气化，所以蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为丙酮和苯酚。【解题技巧】有机物粗产品常常是与过剩的原料、溶剂和副产物混合在一起的，要得到纯度较高的产品，还需要进行精制。精制的实质就是把所需要的反应产物与杂质分离开来，这就需要根据各组分物理常数的差异，选择适当的混合物分离技术。如气体产物中的杂质，一般可通过装有液体或固体吸收剂的洗涤瓶或洗涤塔除去；液体产物可借助萃取或蒸馏的方法进行纯化；固体产物则可利用沉淀分离、重结晶或升华的方法进行精制。有时还可以通过离子交换或色层分离的方法来达到纯化物质的目的。三、典例分析，建构解题思维模型有机物制备实验的基本模型是反应原理的选择、装置的装配、实验操作的步骤、杂质的分析、产物的分离与提纯、产率的计算等。每一阶段的问题总是围绕着原料经济、操作简单、产量更高、纯度更好的目的展开。有了这个模型，就能将具体的问题套入相应的模型中，就能看清问题的本质，具体明确地回答各种问题。【典例】（2014▪全国Ⅰ▪26）乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有橡胶的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关信息如下：实验步骤：在A中加入4.4g的异戊醇，6.0g的乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50分钟，反应液冷至室温后，倒入分液漏斗中，分别用少量水，饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻，过滤除去硫酸镁固体，，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯3.9g。回答下列问题：（1）装置B的名称是：（2）在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是：；第二次水洗的主要目的是：。（3）在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后（填标号），A．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出B．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口放出（4）本实验中加入过量乙酸的目的是：.（5）实验中加入少量无水硫酸镁的目的是：（6）在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是：(填标号)（7）本实验的产率是：A.30℅B.40℅C.50℅D.60℅（8）在进行蒸馏操作时，若从130℃开始收集馏分，产率偏(填高或者低)原因是____.【解析】试题内容思维模型实验目的由乙酸、异戊醇制备乙酸异戊酯原料的选择：廉价，易得，经济，环保，成本低。实验原理科学，可行，无污染，条件易控，副反应（副产品）少。实验装置仪器使用正确，微型化、简单化、方便操作。操作步骤1.在A中加入异戊醇、乙酸、数滴浓硫酸和碎瓷片，2缓慢加热A，回流50分钟，3.将粗产品冷却、除杂、洗涤、干燥，4.蒸馏纯化，收集精产品。操作简便、步骤少，顺序合理、安全、无重复。实验现象现象明显最优化产物分离提纯反应液冷至室温后，倒入分液漏斗中，分别用少量水，饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻，过滤除去硫酸镁固体，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯3.9g。杂质的成分，分离的方法，确定分离方法的依据。产率n(乙酸)=0.1moln(异戊醇)=0.05moln(乙酸异戊酯)=0.03mol按异戊醇计算的理论产量为0.05mol，实际产量0.03