江蘇2022屆高考化學(xué)二輪：化學(xué)實驗 突破(一)由新型消毒劑“Cl2O”明晰物質(zhì)制備類綜合實驗的常考點(diǎn)

微點(diǎn)突破課(一)|由新型消毒劑“Cl2O”明晰物質(zhì)制備類綜合實驗的?？键c(diǎn)課題探究——新型消毒劑“Cl2O”—————————————(體現(xiàn)知識的轉(zhuǎn)化，強(qiáng)化遷移應(yīng)用能力)一氧化二氯(Cl2O)是一種棕黃色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，在－100℃～15℃內(nèi)可凝縮為紅褐色液體。易溶于水，同時生成次氯酸溶液。Cl2O為國際公認(rèn)高效安全滅菌消毒劑之一，是一種強(qiáng)氧化劑，與有機(jī)物、還原劑接觸或加熱時會發(fā)生燃燒并爆炸，在溫度23℃、壓力101kPa時，一氧化二氯在氧氣中的爆炸極限為23.5%，濃度在30%以上時，爆炸強(qiáng)烈。Cl2O一般以固態(tài)形式保存于－80℃以下，一般用新制備的黃色氧化汞與氯氣反應(yīng)可制得一氧化二氯：2HgO＋2Cl2===Cl2O＋HgCl2·HgO。[問題設(shè)計]1．實驗室制備氯氣的反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________，該法制備的氯氣中含有的雜質(zhì)是______________，用_______________除去雜質(zhì)，氯氣是有毒的氣體，用_______吸收多余的氯氣。2．制備Cl2O的實驗儀器能否用橡膠管連接？為什么？提示：不能。因為Cl2O遇到有機(jī)物會燃燒或爆炸。3．一定溫度下，Cl2O在空氣中達(dá)到一定程度會爆炸，如何防止爆炸發(fā)生？提示：制備或保存Cl2O時，需要控制溫度，且用空氣或氮?dú)庀♂孋l2O，減小爆炸危險。4．如何收集Cl2O?提示：通過將Cl2O液化收集。[思維建模]氣體的制備及性質(zhì)探究流程類型(一)以“防”突破無機(jī)制備類綜合實驗解決制備類實驗，應(yīng)通過產(chǎn)品的性質(zhì)和反應(yīng)物的性質(zhì)思考是否有“防”的對象，先思考需要“防”的對象，然后積累各種“防”所需要注意的試劑選擇和實驗操作，有助于從“宏觀”上快速突破制備類綜合題，尤其是氣體參與和溶液參與的無機(jī)制備類實驗綜合題，更應(yīng)“防”字當(dāng)頭，以“防”為解題線索。1．圖解以“防”為主的制備類綜合實驗2．與“防”有關(guān)的試劑選擇和可能的操作反應(yīng)物或產(chǎn)品的性質(zhì)“防”可能的試劑與操作溶液中易水解防水解加酸或加堿抑制水解易被氧化或易燃易爆防O2趕氧氣，防止外界空氣干擾，液體煮沸或加入抗氧化劑易水解(潮解)、遇空氣發(fā)煙等防H2O“前防水后防水”——在物質(zhì)前后需要防止接觸水蒸氣有毒氣體防直接排放選擇合適試劑，加尾氣處理裝置溫度變化影響防溫度過高或過低進(jìn)行合理的溫度控制[典例]

(2021·遼寧等級考)Fe/Fe3O4磁性材料在很多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景，其制備過程如下(各步均在N2氛圍中進(jìn)行)：①稱取9.95gFeCl2·4H2O(Mr＝199)，配成50mL溶液，轉(zhuǎn)移至恒壓滴液漏斗中。②向三頸燒瓶中加入100mL14mol·L－1KOH溶液。③持續(xù)磁力攪拌，將FeCl2溶液以2mL·min－1的速度全部滴入三頸燒瓶中，100℃下回流3h。④冷卻后過濾，依次用熱水和乙醇洗滌所得黑色沉淀，在40℃干燥。⑤管式爐內(nèi)焙燒2h，得產(chǎn)品3.24g。部分裝置如圖：回答下列問題：(1)儀器a的名稱是________；使用恒壓滴液漏斗的原因是_______________。(2)實驗室制取N2有多種方法，請根據(jù)元素化合物知識和氧化還原反應(yīng)相關(guān)理論，結(jié)合下列供選試劑和裝置，選出一種可行的方法，化學(xué)方程式為__________________________，對應(yīng)的裝置為________(填標(biāo)號)?？晒┻x擇的試劑：CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、飽和NaNO2(aq)、飽和NH4Cl(aq)可供選擇的發(fā)生裝置(凈化裝置略去)：(3)三頸燒瓶中反應(yīng)生成了Fe和Fe3O4，離子方程式為___________________。(4)為保證產(chǎn)品性能，需使其粒徑適中、結(jié)晶度良好，可采取的措施有________。A．采用適宜的滴液速度B．用鹽酸代替KOH溶液，抑制Fe2＋水解C．在空氣氛圍中制備D．選擇適宜的焙燒溫度(5)步驟④中判斷沉淀是否已經(jīng)用水洗滌干凈，應(yīng)選擇的試劑為____________________；使用乙醇洗滌的目的是______________________。(6)該實驗所得磁性材料的產(chǎn)率為________(保留3位有效數(shù)字)。[題型技法]解無機(jī)制備類實驗的思維流程[遷移應(yīng)用]氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨晶體的化學(xué)式為(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O，實驗室以V2O5為原料制備該晶體的流程如圖1所示。圖1(1)N2H4的電子式是________。若“還原”過程中其他產(chǎn)物均綠色環(huán)保，寫出該過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________。(2)“轉(zhuǎn)化”可在如圖2所示裝置中進(jìn)行。(已知VO2＋能被O2氧化)圖2①儀器M的名稱是________。使裝置A中制氣反應(yīng)停止的操作是________。②在裝置C中VOCl2轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，實驗操作的順序為打開活塞a→________→________→________(填標(biāo)號)。Ⅰ.取下P(如圖2所示)，在錐形瓶口塞上無孔橡膠塞Ⅱ.將錐形瓶置于干燥器中，靜置后抽濾Ⅲ.打開活塞b，加入VOCl2溶液，持續(xù)攪拌一段時間，使反應(yīng)完全(3)“轉(zhuǎn)化”后得到紫紅色晶體，抽濾，并用飽和NH4HCO3溶液洗滌3次，用無水乙醇洗滌2次，再用無水乙醚洗滌2次，抽干。用飽和NH4HCO3溶液洗滌除去的陰離子主要是________(填離子符號)，用無水乙醚洗滌的目的是____________。類型(二)以分離提純?yōu)橹骶€的有機(jī)制備類綜合實驗(一)有機(jī)物制備?？嫉膬x器、裝置[注意]

(1)有機(jī)物易揮發(fā)，在反應(yīng)中通常要采用冷凝回流裝置，以減少有機(jī)物的揮發(fā)，提高原料的利用率和產(chǎn)物的產(chǎn)率。(2)有機(jī)反應(yīng)通常是可逆反應(yīng)，且易發(fā)生副反應(yīng)，因此常使某種價格較低的反應(yīng)物過量，以提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的產(chǎn)率，同時在實驗中需要控制反應(yīng)條件，以減少副反應(yīng)的發(fā)生。(二)有機(jī)物制備?？嫉姆蛛x、提純方法分離、提純方法適用范圍蒸餾適用于沸點(diǎn)不同的互溶液體混合物分離萃取萃取包括“液-液”萃取和“固-液”萃取“液-液”萃取是利用有機(jī)物在互不相溶的兩種溶劑中的溶解性不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從另一種溶劑中提取出來的過程；“固-液”萃取是用有機(jī)溶劑從固體物質(zhì)中溶解出有機(jī)物的過程分離、提純方法適用范圍分液適用于兩種互不相溶的液體混合物分離。萃取之后往往需分液重結(jié)晶重結(jié)晶是將晶體用溶劑(如蒸餾水)溶解，經(jīng)過濾、蒸發(fā)、冷卻等步驟后再次使之析出，以得到更加純凈的晶體的純化方法。重結(jié)晶常用于提純固態(tài)化合物。例如，用重結(jié)晶對制備的固態(tài)粗產(chǎn)品進(jìn)一步提純。①雜質(zhì)在所選溶劑中溶解度很小(使雜質(zhì)析出)或很大(使雜質(zhì)留在母液中)，易于除去。②被提純的物質(zhì)在所選溶劑中的溶解度受溫度影響較大，升溫時溶解度增大，降溫時溶解度減小，冷卻后易結(jié)晶析出[典例]對甲氧基苯丙酰胺(相對分子質(zhì)量為179)為難溶于冷水的白色晶體，且是一種醫(yī)藥中間體，可以由苯甲醚通過兩步反應(yīng)合成，合成路線如圖1所示。已知：無水三氯化鋁遇水會發(fā)生劇烈水解并放熱。步驟一：用如圖2所示裝置合成對甲氧基苯丙腈在500mL三頸燒瓶中，加入108g(1mol)苯甲醚，室溫下緩慢加入70g(約0.52mol)粉末狀三氯化鋁，加入過程中溫度不超過25℃，加完后降溫至5℃，然后逐滴加入130g(約2.45mol)丙烯腈(沸點(diǎn)77℃)，滴加結(jié)束后再升溫至90～95℃，反應(yīng)2h。將反應(yīng)液倒入500g冰水中，攪勻，靜置分層，分出油相。減壓蒸餾，收集2.67kPa下150～160℃的餾分，得到對甲氧基苯丙腈。步驟二：合成對甲氧基苯丙酰胺將步驟一中合成的對甲氧基苯丙腈加入500mL三頸燒瓶中，加入300mL濃鹽酸，再經(jīng)過一系列操作后得到對甲氧基苯丙酰胺133.7g。(1)對甲氧基苯丙腈的合成過程中宜采用的加熱方式為_____________。(2)圖2中合成對甲氧基苯丙腈的裝置有一缺陷，請?zhí)岢龈倪M(jìn)方法并說明理由：_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)用恒壓滴液漏斗加丙烯腈的優(yōu)點(diǎn)有____________________(寫出兩條)。(4)下列操作為合成對甲氧基苯丙酰胺的過程中加濃鹽酸后的一系列操作，其合理順序為________。①加入活性炭回流0.5h

②趁熱過濾③抽濾④將濾液慢慢倒入

1000g冷水中，析出晶體⑤升溫至40～50℃，攪拌1h

⑥洗滌、烘干(5)下列關(guān)于實驗操作的說法錯誤的是__________(填標(biāo)號)。A．減壓蒸餾采用如圖3所示裝置，裝置中的D為毛細(xì)管，也可以用沸石代替B．減壓蒸餾過程中，可以通過控制G處的旋塞停止減壓C．在對甲氧基苯丙酰胺的合成過程中，析出的晶體可以用冷水洗滌D．減壓過濾不宜用于過濾顆粒太小的沉淀，因為顆粒太小的沉淀在快速過濾時易透過濾紙(6)本實驗中對甲氧基苯丙酰胺的產(chǎn)率為________%(保留兩位小數(shù))。[解析]實驗?zāi)康挠杀郊酌淹ㄟ^兩步反應(yīng)合成對甲氧基苯丙酰胺實驗裝置及評價(1)對甲氧基苯丙腈的合成溫度為90～95℃，小于100℃，故宜采用的加熱方式是水浴加熱。(2)由已知信息可知AlCl3遇水易水解，故題圖2裝置中缺少干燥裝置，可在球形冷凝管上方加裝一個干燥裝置，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入題圖2所示裝置中。(3)恒壓滴液漏斗可以平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，便于液體順利流下；恒壓滴液漏斗上部有塞子，可防止添加物揮發(fā)實驗?zāi)康挠杀郊酌淹ㄟ^兩步反應(yīng)合成對甲氧基苯丙酰胺分離提純(4)加入濃鹽酸后，先升溫至40～50℃，攪拌1h，使反應(yīng)充分進(jìn)行，再加入活性炭回流0.5h，以吸附部分雜質(zhì)，再趁熱過濾，除去活性炭，然后將濾液慢慢倒入1000g冷水中，析出晶體，抽濾、洗滌、烘干即可得到產(chǎn)品。(5)減壓蒸餾中的毛細(xì)管除起防暴沸作用外，還有調(diào)節(jié)裝置內(nèi)壓強(qiáng)的作用，不能用沸石代替，A項錯誤；G處的旋塞旋轉(zhuǎn)到一定程度，可使裝置與大氣連通，即可停止減壓，B項正確；對甲氧基苯丙酰胺晶體在冷水中溶解度小，可用冷水洗滌，減少產(chǎn)品損失，C項正確；過濾顆粒太小的沉淀時顆粒易形成密實層，使減壓過濾速率減小，D項錯誤[答案]

(1)水浴加熱(2)需要在球形冷凝管上方接一個球形干燥管，因為空氣中的水蒸氣會進(jìn)入裝置使三氯化鋁水解(3)平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，使液體順利滴下；防止丙烯腈揮發(fā)(合理即可)

(4)⑤①②④③⑥

(5)AD

(6)74.69[題型技法]解有機(jī)物制備類實驗的思維模型[遷移應(yīng)用]咖啡因是一種生物堿(易溶于水及乙醇，熔點(diǎn)234.5℃，100℃以上開始升華)，有興奮大腦神經(jīng)和利尿等作用。茶葉中含咖啡因約1%～5%、單寧酸(Ka約為10－6，易溶于水及乙醇)約3%～10%，還含有色素、纖維素等。實驗室從茶葉中提取咖啡因的流程如圖所示。索氏提取裝置如圖所示。實驗時燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā)，蒸汽沿蒸汽導(dǎo)管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?中，與茶葉末接觸，進(jìn)行萃取。萃取液液面達(dá)到虹吸管3頂端時，經(jīng)虹吸管3返回?zé)浚瑥亩鴮崿F(xiàn)對茶葉末的連續(xù)萃取?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗時需將茶葉研細(xì)，放入濾紙?zhí)淄?中，研細(xì)的目的是__________________________，圓底燒瓶中加入95%乙醇為溶劑，加熱前還要加幾粒____________。(2)提取過程不可選用明火直接加熱，原因是_________________________，與常規(guī)的萃取相比，采用索氏提取器的優(yōu)點(diǎn)是________________________。(3)提取液需經(jīng)“蒸餾濃縮”除去大部分溶劑。與水相比，乙醇作為萃取劑的優(yōu)點(diǎn)是________________________________。“蒸餾濃縮”需選用的儀器除了圓底燒瓶、蒸餾頭、溫度計、接收管之外，還有________(填標(biāo)號)。A．直形冷凝管 B．球形冷凝管C．接收瓶

D．燒杯(4)濃縮液加生石灰的作用是中和________和吸收________。(