- 2.77 MB
- 2021-04-16 发布
专题二十三 物质的制备与合成、定量分析
[
考试标准
]
考点
知识条目
必考要求
加试要求
考情分析
物质的制备与合成
乙酸乙酯的制备实验
b
b
2015.10T28
、
2017.4T26
、
2018.4T30
硫酸亚铁铵的制备原理与操作方法
b
2016.10T31
倾析法分离、洗涤固体物质
a
2017.4T31
产率的计算方法
b
2016.10T31
、
2017.11T29
阿司匹林的合成原理、方法及流程
a
粗产品中杂质的检验
b
2017.11T28
晶体洗涤方法
b
2017.4T31
物质的定量分析
配制一定物质的量浓度的溶液
b
b
2015.10T24
、
2016.10T28
数据的测量和记录
(
质量、体积、温度
)
b
b
2015.10T31
、
2016.10T31
、
2018.4T31
中和热的测定
b
中和滴定原理和基本操作
b
酸碱滴定中指示剂的选择方法
b
用滴定法测定液体试样中的总酸
(
或总碱
)
含量
b
中和滴定实验的数据处理和误差的简单分析
c
镀锌铁皮锌镀层厚度测定的原理
(
与酸或碱反应
)
和操作流程
b
实验数据的处理和测定过程中产生误差的原因分析
c
2016.10T31
、
2017.4T31
、
2018.6T29
考点一:乙酸乙酯的制备
1.
(2018·
余姚中学模拟
)
乙酸丁酯是重要的化工原料,具有水果香味。实验室制备乙酸丁酯的反应、装置示意图和有关信息如下:
乙酸
正丁醇
乙酸丁酯
熔点
/
℃
16.6
-
89.5
-
73.5
沸点
/
℃
117.9
117
126.0
密度
/g·cm
-
3
1.1
0.80
0.88
(1)
乙酸丁酯粗产品的制备
在干燥的
50 mL
圆底烧瓶中,装入沸石,加入
12.0 mL
正丁醇和
16.0 mL
冰醋酸
(
过量
)
,再加
3
~
4
滴浓硫酸。然后再安装分水器
(
作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水
)
、冷凝管,然后小火加热。将烧瓶中反应后的混合物冷却与分水器的酯层合并。装置中冷水应从
________(
填
“a”
或
“b”)
管口通入;通过分水器下端旋塞分出的生成物是
________
,其目的是
______________________________
。
(2)
乙酸丁酯的精制将乙酸丁酯粗产品用如下的操作进行精制:
①
水洗、
②
蒸馏、
③
用无水
MgSO
4
干燥、
④
用
10%
碳酸钠洗涤。
①
正确的操作步骤是
________(
填标号
)
。
A.
①②③④
B.
③①④②
C.
①④①③②
D.
④①③②③
②
分液漏斗有两种,如右图。分液时应选择下图中
________
形分液漏斗,其原因是
________________________________
__________________________________________________
。
③
蒸馏操作时,需收集
________
℃
的馏分,沸点大于
140
℃
的
有机化合物的蒸馏,一般不用上述冷凝管而用空气冷凝管,
可能原因是
___________________________________________________________
____________________________________________________________________
。
(3)
计算产率
测量分水器内由乙酸与丁醇反应生成的水体积为
1.8 mL
,假设在制取乙酸丁酯过程中反应物和生成物没有损失,且忽略副反应,计算乙酸丁酯的产率为
________
。
解析
(1)
冷水下进上出冷凝效果最好;水的密度比乙酸丁酯的大,分水器下端旋塞分出的生成物是水;分离酯化反应生成的水,使平衡正向移动,提高反应产率。
(2)
①
第一步水洗主要是洗掉浓硫酸和过量的乙酸,第二步用
10%
碳酸钠洗涤除去乙酸、硫酸、正丁醇;第三步用水洗涤除去过量的碳酸钠溶液;第四步用无水硫酸镁干燥除去水;第五步蒸馏,制得较纯净的酯。
②
梨形分液漏斗靠近旋塞处比较细长,双液界面更清晰,分离更完全。
③
乙酸正丁酯的沸点是
126.0
℃
,需收集
126
℃
左右的馏分;水冷凝管温度较低,温差过大,冷凝管会炸裂。
(3)
正丁醇的质量为
0.80 g·mL
-
1
×
12.0 mL
=
9.6 g
;理论上
9.6 g
正丁醇完全反应生成酯的质量为
x
g
,生成
1.8 g
水时同时生成酯的质量是
y
g
。
答案
(1)b
水 分离酯化反应生成的水,使平衡正向移动,提高反应产率
(2)
①
C
②
梨 梨形分液漏斗靠近旋塞处比较细长,双液界面更清晰,分离更完全
③
126
防止因温差过大,冷凝管炸裂
(3)77.3%
考点二:物质的制备原理及操作方法
2.
(2017·
湖州长兴中学
)
水合肼
(N
2
H
4
·H
2
O)
常用作还原剂和抗氧剂,其熔点为-
40
℃
,沸点
118.5
℃
,有毒。实验室用如下装置制取水合肼
(N
2
H
4
·H
2
O)
涉及下列反应:
CO(NH
2
)
2
+
2NaOH
+
NaClO===Na
2
CO
3
+
N
2
H
4
·H
2
O
+
NaCl
N
2
H
4
·
H
2
O
+
2NaClO===N
2
↑
+
3H
2
O
+
2NaCl
请回答下列问题:
(1)
配制
30%NaOH
溶液时,所需玻璃仪器除量筒外,还有
________(
填标号
)
。
A.
容量瓶
B.
烧杯
C.
烧瓶
D.
玻璃棒
(2)
将
Cl
2
通入
30%NaOH
溶液制备
NaClO
的化学方程式
___________________________________________________________
。
(3)
实验时,如果将
NaOH
和
NaClO
的混合溶液一次性加入三颈烧瓶,可能会造成的结果是
___________________________________________________________
___________________________________________________________
。
(4)
实验时可根据
________________________
判断
N
2
H
4
·H
2
O
开始蒸出。
已知:
N
2
H
4
·H
2
O
+
2I
2
===N
2
↑
+
4HI
+
H
2
O
。测定水合肼的质量分数可采用下列步骤:
①
取
1.250 g
试样,经溶解、转移、定容等步骤,配制
250 mL
溶液。
②
移取
10.00 mL
溶液于锥形瓶中,滴入几滴淀粉溶液,加
20 mL
水,摇匀。
③
将
0.100 0 mol·L
-
1
碘的标准溶液盛放在
________
滴定管中
(
填
“
酸式
”
或
“
碱式
”
)
,当
____________________
时停止滴定,消耗碘的标准溶液为
18.00 mL
,则产品中
N
2
H
4
·H
2
O
的质量分数为
________
。
答案
(1)BD
(2)Cl
2
+
2NaOH===NaClO
+
NaCl
+
H
2
O
(3)
反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化
(4)
温度计
1
温度为
118.5
℃
酸式 当锥形瓶中溶液由无色变蓝色,且半分钟不褪色
90%
考点三:气体体积的测量与读数
3.
(2016·
浙江绍兴检测
)
现有可能由铁、铜和铝组成的准晶体样品
M
,可以通过测量相应反应生成气体的体积判断样品组成。
【设计实验】取两份质量均为
m
g
的
M
样品,按实验
1(
图
1)
和实验
2(
图
2)
装置进行实验:
实验前后都是常温、常压,待样品
M
不再溶解,按图
1
、图
2
实验方案都能顺利完成实验并测得气体体积分别为
V
1
mL
和
V
2
mL(
标准状况下
)
。
对于实验
1
,在读数前需要上下移动量筒调平
B
与
C
的液面,其理由是
___________________________________________________________
。
对于实验
2
,读数前调平
B
、
C
装置液面的方法是
___________________________________________________________
___________________________________________________________
,
其目的是
___________________________________________________________
___________________________________________________________
。
解析
实验
1
中,因气体体积受压强影响很大,调平
B
、
C
装置液面,使
B
内的气压等于外界大气压;实验
2
中,通过上下缓慢移动量气管
C
使量气管和干燥管中液面相平,使
B
内的气压等于外界大气压。
答案
无法直接测量
B
内的气体压强,调平
B
、
C
装置液面,使
B
内的气压等于外界大气压 上下缓慢移动量气管
C
使
B
内的气压等于外界大气压
考点四:物质洗涤基本操作
4.
(2017·
温州市乐清市乐成寄宿中学
)
食盐是人类生活中不可缺少的物质,海水中含有大量食盐。某地出产的粗盐中,所含杂质是
CaCl
2
,通过下面的实验可制得纯净的
NaCl
。
请回答:
(1)
加入的
A
是
________
,检验
A
已过量的方法是
____________________
___________________________________________________________
。
(2)
加入的
B
是
________
,加入稍过量
B
的目的是
____________________
___________________________________________________________
。
(3)
为检验沉淀是否洗净,最好在最后几滴洗出液中加入
____________________
溶液。
考点五:一定体积、一定物质的量浓度溶液的配制
5.
(2018·
浙江金华模拟
)
如图为实验室某浓盐酸试剂瓶标签上的有关数据,试根据标签上的有关数据回答下列问题
盐酸
分子式:
HCl
相对分子质量:
36.5
,密度:
1.19 g·cm
-
3
HCl
的质量分数:
36.5%
(1)
该浓盐酸中
HCl
的物质的量浓度为
________
。
(2)
取用任意体积的该盐酸溶液时,下列物理量中不随所取体积的多少而变化的是
(
)
A.
溶液中
HCl
的物质的量
B.
溶液的浓度
C.
溶液中
Cl
-
的数目
D.
溶液的密度
(3)
某学生欲用上述浓盐酸和蒸馏水配制
500 mL
物质的量浓度为
0.400 mol·L
-
1
的稀盐酸。
①
该学生需要量取
________mL
上述浓盐酸进行配制。
②
配制时,除用到量筒、烧杯、玻璃捧外,还需要的仪器有
___________________________________________________________
。
③
在配制过程中,下列实验操作对所配制的稀盐酸的物质的量浓度偏大的有
________
。
A.
转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容
B.
在定容时仰视刻度线
C.
在定容时俯视刻度线
D.
定容后把容量瓶倒转摇匀,发现液面低于刻度,再补充几滴水至刻度线
E.
用量筒量取浓盐酸时俯视观察凹液面
(4)
假设该同学成功配制了
0.400 mol·L
-
1
的盐酸,他又用该盐酸中和含
0.4 g NaOH
的
NaOH
溶液,则该同学需取
________mL
盐酸。
(3)
某学生欲用上述浓盐酸和蒸馏水配制
500 mL
物质的量浓度为
0.400 mol·L
-
1
的盐酸。
①
根据溶液在稀释前后溶质的物质的量不变,
c
1
·
V
1
=
c
2
·
V
2
,原溶液的浓度是
11.9 mol/L
,要配制
500 mL
物质的量浓度为
0.400 mol·L
-
1
的稀盐酸,该学生需要量取
V
1
=
0.400 mol·L
-
1
×
500 mL÷11.9 mol/L
=
16.8 mL
上述浓盐酸进行配制。
②
配制时,除用到量筒、烧杯、玻璃捧外,还需要的仪器有
500 mL
容量瓶、胶头滴管;
③
A.
转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容,导致溶质的物质的量偏少,根据
c
=
n
÷
V
可知溶液的浓度偏低,错误;
B.
在定容时仰视刻度线,会使溶液的体积偏大,根据
c
=
n
÷
V
可知溶液的浓度偏低,错误;
C.
在定容时俯视刻度线,使溶液的体积偏小,根据
c
=
n
÷
V
可知溶液的浓度偏高,正确;
D.
定容后把容量瓶倒转摇匀,发现液面低于刻度,再补充几滴水至刻度线,会使溶液的体积偏大,根据
c
=
n
÷
V
可知溶液的浓度偏低,错误;
E.
用量筒量取浓盐酸时俯视观察凹液面,则溶质的物质的量偏少,根据
c
=
n
÷
V
可知溶液的浓度偏低,错误;
(4)
根据反应
HCl
+
NaOH===NaCl
+
H
2
O
可知
n
(HCl)
=
n
(NaOH)
=
0.4 g÷
40 g/mol
=
0.01 mol
,根据
c
=
n
÷
V
可知
V
=
n
÷
c
=
0.01 mol÷0.400 mol·L
-
1
=
0.025 L
=
25 mL
。
答案
(1)11.9 mol/L
(2)BD
(3)
①
16.8
②
500 mL
容量瓶、胶头滴管
③
C
(4)25
考点六:酸碱中和滴定
6.
某实验小组拟用酸碱中和滴定法测定食醋的总酸量
(g/100 mL)
,现邀请你参与本实验并回答相关问题。
(
有关实验药品为:市售食用白醋样品
500 mL
、
0.100 0 mol·L
-
1
NaOH
标准溶液、蒸馏水、
0.1%
甲基橙溶液、
0.1%
酚酞溶液、
0.1%
石蕊溶液
)
Ⅰ
.
实验步骤
(1)
用酸式滴定管量取
10.00 mL
市售白醋样品,置于
100 mL
容量瓶中,加蒸馏水
(
煮沸除去
CO
2
并迅速冷却
)
稀释至刻度线,摇匀即得待测食醋溶液。
(2)
用酸式滴定管取待测食醋溶液
20.00 mL
于
________
中。
(3)
盛装标准
NaOH
溶液,静置后,读取数据,记录为
NaOH
标准溶液体积的初读数。
(4)
滴定,并记录
NaOH
的终读数。重复滴定
2
~
3
次。
Ⅱ
.
实验记录及数据处理
则
c
(
样品
)/mol·L
-
1
=
________
;样品总酸量
g/100 mL
=
________
。
滴定次数
实验数据
1
2
3
4
V
(
待测
)/mL
20.00
20.00
20.00
20.00
V
(NaOH)/mL(
初读数
)
0.00
0.200
0.10
0.00
V
(NaOH)/mL(
终读数
)
14.98
15.20
15.12
15.95
V
(NaOH)/mL(
消耗
)
14.98
15.00
15.02
15.95
Ⅲ
.
交流与讨论
(1)
甲同学在处理数据过程中计算得:
V
(NaOH)(
平均消耗
)
=
(14.98
+
15.00
+
15.02
+
15.95) mL/4
=
15.24 mL
。
试分析他的计算是否合理,如果不合理请说明理由。
___________________________________________________________
。
(2)
乙同学用
0.100 0 mol·L
-
1
NaOH
溶液滴定另一市售白醋样品溶液时,滴定过程中使用
pH
计将溶液的
pH
变化情况记录如下表所示。
由表可知:在允许的误差范围
(±0.1%)
内,
pH
突变
(
滴定突跃
)
范围为
________
。所以可选择
________
做指示剂。
0.00
10.00
18.00
19.80
19.98
20.00
20.02
20.20
22.00
溶液
pH
2.88
4.70
5.70
6.74
7.74
8.72
9.70
10.70
11.70
解析
Ⅰ
.
实验步骤:
(1)
为便于计算,一般将食醋稀释
10
倍后,制得试样。
(2)
食醋作为待测液,一般应放在锥形瓶中,用标准液
(
氢氧化钠溶液
)
滴定待测液。
Ⅱ
.
实验记录及数据处理:实验中消耗
NaOH
体积的原始数据最大值和最小值之差应小于
0.2
,异常值应舍去。
答案
Ⅰ
.
锥形瓶
Ⅱ
.0.75
4.5
Ⅲ
.(1)
不合理,因为第四组数据与前三组数据相差较大,属异常值,应舍去
(2)7.74
~
9.70
酚酞
易错点一 不能掌握定量测定实验题的解题思路
常见的定量测定实验包括混合物成分的测定、物质纯度的测定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定等实验操作。实验过程中要特别注意以下几个问题:
(1)
气体体积的测定是考查的重点,对于气体体积的测量,读数时要特别注意消除
“
压强差
”
,保持液面相平,还要注意视线与液面最低处相平。
(2)
测定实验中还要注意消除干扰气体的影响,如可利用
“
惰性
”
气体将装置中的干扰气体排出。
(3)
要使被测量气体全部被测量,反应结束后可继续向装置中通入
“
惰性
”
气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收。
(4)
许多实验中的数据处理,都是对多次测定的结果求取平均值,但对于
“
离群
”
数据
(
指与其他测定数据有很大差异的数据
)
要舍弃。
[
易错训练
1]
(2017·
温州第二外国语学校
)
某化学兴趣小组为了测定某草酸晶体的纯度及硫酸酸化的高锰酸钾溶液与草酸
(H
2
C
2
O
4
)
溶液反应的化学反应速率大小的影响因素,设计了如下实验。化学反应如下:
KMnO
4
+
H
2
C
2
O
4
+
H
2
SO
4
―→
K
2
SO
4
+
MnSO
4
+
CO
2
↑
+
H
2
O(
未配平
)
实验主要步骤如下:
Ⅰ
.
称取
2.80 g
草酸晶体
(H
2
C
2
O
4
·2H
2
O)
配成
100 mL
草酸溶液
Ⅱ
.
取
25.00 mL
草酸溶液于锥形瓶中,加入适量稀硫酸,用
0.100 0 mol·L
-
1
酸性高锰酸钾溶液滴定,消耗
KMnO
4
溶液
20.00 mL
Ⅲ
.
测定化学反应速率
(1)
根据步骤
Ⅱ
请回答:
①
完成酸性高锰酸钾溶液和
H
2
C
2
O
4
(
已知草酸为弱酸
)
溶液反应的离子方程式:
___________________________________________________________
___________________________________________________________
。
②
高锰酸钾溶液应盛装于
________(
如图,填
“
甲
”
或
“
乙
”
)
滴定管。
③
滴定到达终点的判断标志是:
________________________________
___________________________________________________________
。
④
该草酸晶体的质量分数为:
__________________________________
。
⑤
下列造成草酸晶体质量分数偏高的是
________
。
A.
滴定终点读数时俯视
B.
滴定前有气泡,滴定后气泡消失
C.
润洗锥形瓶
D.
滴定过程中加入少量蒸馏水冲洗瓶壁
(2)
取
3
支大小规格相同的试管,向试管中分别加入
2 mL 0.1 mol·L
-
1
酸性
KMnO
4
溶液,将其中一支试管放入冰水中,另一支试管放入
80
℃
的热水中,第
3
支试管置于室温下
(25
℃
)
。再向试管中同时加入
2 mL 0.1 mol·L
-
1
H
2
C
2
O
4
。请回答下列问题:
①
第
3
支试管置于室温下
(25
℃
)
,有什么作用?
___________________
___________________________________________________________
。
②
放在冰水中的试管在
10
秒时刚好反应完全,则用
KMnO
4
表示的化学反应速率为
v
(KMnO
4
)
=
________
。
易错点二 物质制备实验操作中应注意的四个问题
1.
实验操作顺序。如与气体有关实验的操作为:装置选择与连接
→
气密性检验
→
装固体药品
→
加液体药品
→
开始实验
(
按程序
)
→
拆卸仪器
→
其他处理等。
2.
加热操作的要求。主体实验加热前一般应先用原料气赶走空气后,再点燃酒精灯,其目的一是防止爆炸,如
H
2
还原
CuO
、
CO
还原
Fe
2
O
3
;二是保证产品纯度,如制备
Mg
3
N
2
、
CuCl
2
等。反应结束时,应先熄灭酒精灯,继续通原料气直到冷却为止。
3.
尾气处理方法。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。
4.
特殊的实验装置。
(1)
制取在空气中易吸水、潮解以及易水解的物质
(
如
Al
2
S
3
、
AlCl
3
、
Mg
3
N
2
等
)
及易受潮的物质时,往往在装置末端再接一个干燥装置,以防止空气中水蒸气进入。
(2)
用碱石灰吸收测定实验中生成
CO
2
的质量时,前面要干燥,末端要防止空气中的水蒸气和
CO
2
进入。
[
易错训练
2]
(2018·
桐乡一中高二模拟
)
用下图装置进行实验,将液体
A
逐滴加入固体
B
中,下列叙述正确的是
(
)
A.
若
A
为浓盐酸,
B
为
MnO
2
,
C
中盛紫色石蕊溶液,则
C
中溶液褪色
B.
实验仪器
D
可以起到防止溶液倒吸的作用
C.
若
A
为浓氨水,
B
为生石灰
,
C
中盛
AlCl
3
溶液
,
则
C
中先产生白色沉淀后沉淀溶解
D.
若
A
为醋酸,
B
为贝壳,
C
中盛澄清石灰水,则
C
中溶液不变浑浊
解析
若
A
为浓盐酸,
B
为
MnO
2
,加热生成氯气,把氯气通到紫色石蕊溶液中,溶液先变红后褪色,但图中缺少加热装置,故
A
错误;氢氧化铝不溶于氨水,所以
C
中产生的白色沉淀不溶解,故
C
错误;醋酸与碳酸钙反应生成二氧化碳,
C
中溶液变浑浊,故
D
错误。
答案
B
易错点三 气体制备中的常见易错点
1.
制备气体时误认为先加药品后检查装置的气密性,为了避免浪费,应该先检查装置气密性后加药品。
2.
无水氯化钙是中性干燥剂,误认为可以干燥任何气体,其实
CaCl
2
不能干燥氨气。
3.
实验室里用大理石和稀盐酸反应制取
CO
2
,而不能用大理石和稀硫酸反应制取。
4.
实验室里用
MnO
2
和浓盐酸加热制取
Cl
2
,错误认为
MnO
2
和稀盐酸加热也能发生反应。
5.SO
2
具有还原性,浓
H
2
SO
4
具有强氧化性,错误认为
SO
2
不能用浓硫酸干燥,其实不然。
6.
误认为倒扣的漏斗一定能防止倒吸。如
下
图装置不能防倒吸。
[
易错训练
3]
(2018·
浙江嘉兴桐乡检测
)
下列有关图示装置的叙述不正确的是
(
)
A.
装置
①
可用于吸收实验中多余的
SO
2
B.
装置
②
可用于收集
H
2
、
NH
3
、
Cl
2
、
NO
2
等
C.
装置
③
中
X
为苯,可用于吸收
NH
3
或
HCl
气体
D.
装置
④
可用于收集
NH
3
,并吸收多余的
NH
3
解析
SO
2
和
NaOH
溶液会发生反应,故用
NaOH
溶液吸收
SO
2
可以防止污染,
A
选项正确。装置
②
中如果气体从长导管通入,能收集密度比空气大且不能与空气中的成分发生反应的气体,此时可以收集
Cl
2
、
NO
2
等;如果气体从短导管通入,能收集密度比空气小且不能与空气中的成分发生反应的气体,此时可以收集
H
2
、
NH
3
等,
B
选项正确。装置
③
中如果
X
为苯,因为苯的密度比水的小,故苯应该在上层,
C
选项错误。装置
④
中先用盛有碱石灰的干燥管除去氨气中的水蒸气,然后用排空气法收集
NH
3
,最后用防倒吸的装置吸收多余的
NH
3
,故
D
选项正确。
答案
C
易错点四 中和滴定中的几个易模糊点
1.
滴定管的
“0”
刻度在滴定管的上方,大刻度在滴定管下端,故前仰后俯体积偏小,前俯后仰体积偏大。
2.
恰好中和=酸碱恰好完全反应
≠
溶液呈中性
≠
滴定终点。
3.
在酸碱中和滴定误差分析中,要看清楚是标准液滴定待测液还是待测液滴定标准液。标准液在滴定管中与标准液在锥形瓶中产生误差情况相反。
下列说法正确的是
(
)
A.
试样在甲中溶解,滴定管选乙
B.
选用淀粉作指示剂,当甲中溶液由蓝色变为无色时,即达到滴定终点
C.
丁图中滴定前,滴定管的读数为
a
-
0.50 mL
D.
对装有标准液的滴定管读数时,滴定前后读数方式如丁图所示,则测得的结果偏小
解析
A
项,甲中盛装的是含有
I
2
的溶液,则滴定管中盛装的为
Na
2
S
2
O
3
标准溶液,该溶液显碱性,应选用碱式滴定管
(
丙
)
,不正确;
B
项,溶液变色且经过
30 s
左右溶液不恢复原来的颜色,视为滴定终点,不正确;
C
项,滴定管
“
0
”
刻度在上端,故滴定前的读数为
a
+
0.50 mL
,不正确;
D
项,滴定后俯视读数,将导致读数偏小,故测得的结果偏小,正确。
答案
D