備考2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)強(qiáng)化訓(xùn)練第十章化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)第4講物質(zhì)制備綜合探究實(shí)驗(yàn)

第4講物質(zhì)制備綜合探究試驗(yàn)1.[2024山東]三氯甲硅烷（SiHCl3）是制取高純硅的重要原料，常溫下為無(wú)色液體，沸點(diǎn)為31.8℃，熔點(diǎn)為－126.5℃，易水解。試驗(yàn)室依據(jù)反應(yīng)Si＋3HCl△SiHCl3＋H2，利用如下裝置制備SiHCl3粗品（加熱及夾持裝置略）。回答下列問題：（1）制備SiHCl3時(shí)進(jìn)行操作：（?。唬áⅲ⑹⒂泄璺鄣拇芍壑糜诠苁綘t中；（ⅲ）通入HCl，一段時(shí)間后接通冷凝裝置，加熱起先反應(yīng)。操作（?。闄z查裝置氣密性；推斷制備反應(yīng)結(jié)束的試驗(yàn)現(xiàn)象是管式爐中固體消逝、燒瓶中無(wú)液體滴下。圖示裝置存在的兩處缺陷是運(yùn)用球形冷凝管冷凝SiHCl3，C和D之間缺少吸水裝置。（2）已知電負(fù)性Cl＞H＞Si，SiHCl3在濃NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiHCl3＋5NaOHNa2SiO3＋H2↑＋3NaCl＋2H2O。（3）接受如下方法測(cè)定溶有少量HCl的SiHCl3純度。m1g樣品經(jīng)水解、干燥等預(yù)處理過程得硅酸水合物后，進(jìn)行如下試驗(yàn)操作：①灼燒，②冷卻干燥（填操作名稱），③稱量等操作，測(cè)得所得固體氧化物質(zhì)量為m2g，從下列儀器中選出①、②中需運(yùn)用的儀器，依次為AC（填標(biāo)號(hào)）。測(cè)得樣品純度為135.5m260m1×100％解析（1）利用Si和HCl（氣體）反應(yīng)制備SiHCl3，試驗(yàn)前要檢查裝置氣密性，故操作（?。闄z查裝置氣密性。制備反應(yīng)結(jié)束時(shí)，Si完全反應(yīng)，SiHCl3（常溫下為無(wú)色液體）不再增加，則制備反應(yīng)結(jié)束的試驗(yàn)現(xiàn)象是管式爐中固體消逝、燒瓶中無(wú)液體滴下。裝置中冷凝管的作用是冷凝SiHCl3，球形冷凝管中會(huì)有較多SiHCl3殘留，應(yīng)當(dāng)選擇直形冷凝管，SiHCl3簡(jiǎn)潔水解，D中水蒸氣簡(jiǎn)潔進(jìn)入C中，C和D之間應(yīng)增加吸取水蒸氣的裝置。（2）已知電負(fù)性Cl＞H＞Si，則SiHCl3中Cl、H為－1價(jià)，Si為＋4價(jià)，SiHCl3在濃NaOH溶液中反應(yīng)生成Na2SiO3、H2、NaCl，配平化學(xué)方程式為SiHCl3＋5NaOHNa2SiO3＋H2↑＋3NaCl＋2H2O。（3）由后續(xù)操作可知，SiHCl3水解得到的硅酸水合物要先在坩堝中灼燒（得到SiO2），然后在干燥器中冷卻干燥SiO2，運(yùn)用的儀器分別為A、C。依據(jù)原子守恒可得關(guān)系式SiHCl3～SiO2，則m1g樣品中SiHCl3的質(zhì)量為m2g×135.560，故樣品純度為m2g×135.560÷m1g×100％＝2.[2024遼寧]2－噻吩乙醇（Mr＝128）是抗血栓藥物氯吡格雷的重要中間體，其制備方法如下：Ⅰ.制鈉砂。向燒瓶中加入300mL液體A和4.60g金屬鈉，加熱至鈉熔化后，蓋緊塞子，振蕩至大量微小鈉珠出現(xiàn)。Ⅱ.制噻吩鈉。降溫至10℃，加入25mL噻吩，反應(yīng)至鈉砂消逝。Ⅲ.制噻吩乙醇鈉。降溫至－10℃，加入稍過量的環(huán)氧乙烷的四氫呋喃溶液，反應(yīng)30min。Ⅳ.水解。復(fù)原室溫，加入70mL水，攪拌30min；加鹽酸調(diào)pH至4～6，接著反應(yīng)2h，分液；用水洗滌有機(jī)相，二次分液。Ⅴ.分別。向有機(jī)相中加入無(wú)水MgSO4，靜置，過濾，對(duì)濾液進(jìn)行蒸餾，蒸出四氫呋喃、噻吩和液體A后，得到產(chǎn)品17.92g。回答下列問題：（1）步驟Ⅰ中液體A可以選擇c。a.乙醇 b.水c.甲苯 d.液氨（2）噻吩沸點(diǎn)低于吡咯（）的緣由是吡咯分子中含有—NH—，分子間可形成氫鍵。（3）步驟Ⅱ的化學(xué)方程式為2＋2Na2＋H2↑。（4）步驟Ⅲ中反應(yīng)放熱，為防止溫度過高引發(fā)副反應(yīng)，加入環(huán)氧乙烷溶液的方法是分批、多次加入。（5）步驟Ⅳ中用鹽酸調(diào)整pH的目的是與2－噻吩乙醇鈉水解產(chǎn)生的OH－反應(yīng)，使水解更徹底。（6）下列儀器在步驟Ⅴ中無(wú)需運(yùn)用的是球形冷凝管、分液漏斗（填名稱）；無(wú)水MgSO4的作用為吸取水分。（7）產(chǎn)品的產(chǎn)率為70.0％（用Na計(jì)算，精確至0.1％）。解析（1）該試驗(yàn)條件下，乙醇、水、液氨均會(huì)與Na反應(yīng)，而步驟Ⅰ的目的是熔化鈉，故液體A應(yīng)選甲苯。（2）吡咯分子中含有—NH—，分子間可形成氫鍵，而噻吩分子間只有范德華力，故噻吩沸點(diǎn)低于吡咯。（3）依據(jù)題目信息及原子守恒可知，步驟Ⅱ中噻吩和Na反應(yīng)生成噻吩鈉和H2：2＋2Na2＋H2↑。（4）為防止溫度過高引發(fā)副反應(yīng)，應(yīng)限制投料量和投料速度，可分批、多次加入試劑。（5）2－噻吩乙醇鈉水解產(chǎn)生2－噻吩乙醇和NaOH，用鹽酸調(diào)整pH可中和NaOH，促進(jìn)水解平衡正向移動(dòng)，使水解進(jìn)行更徹底。（6）步驟Ⅴ涉及的操作有過濾、蒸餾，過濾需用到漏斗、玻璃棒、燒杯，蒸餾裝置（夾持、加熱儀器略去）是，故無(wú)需運(yùn)用的是球形冷凝管、分液漏斗。無(wú)水MgSO4的作用為作吸水劑，除去產(chǎn)品中的水分。（7）由反應(yīng)關(guān)系可知，1mol鈉～1mol2－噻吩乙醇，4.60gNa是0.2mol，則理論產(chǎn)量為0.2mol×128g·mol－1＝25.6g，實(shí)際產(chǎn)量為17.92g，故產(chǎn)品的產(chǎn)率為17.92g25.6g×100％＝70.0％3.[新儀器][2024湖北]超酸是一類比純硫酸更強(qiáng)的酸，在石油重整中用作高效催化劑。某試驗(yàn)小組對(duì)超酸HSbF6的制備及性質(zhì)進(jìn)行了探究。由三氯化銻（SbCl3）制備HSbF6的反應(yīng)如下：SbCl3＋Cl280°CSbClSbCl5＋6HFHSbF6＋5HCl制備SbCl5的初始試驗(yàn)裝置如圖（毛細(xì)管連通大氣，減壓時(shí)可吸入極少量空氣，防止液體暴沸；夾持、加熱及攪拌裝置略）：相關(guān)性質(zhì)如下表：物質(zhì)熔點(diǎn)沸點(diǎn)性質(zhì)SbCl373.4℃220.3℃極易水解SbCl53.5℃140℃分解79℃/2.9kPa極易水解回答下列問題：（1）試驗(yàn)裝置中兩個(gè)冷凝管不能（填“能”或“不能”）交換運(yùn)用。（2）試劑X的作用為吸取氯氣，防止污染空氣、防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶使SbCl3、SbCl5水解。（3）反應(yīng)完成后，關(guān)閉活塞a、打開活塞b，減壓轉(zhuǎn)移三頸燒瓶（填儀器名稱）中生成的SbCl5至雙口燒瓶中。用真空泵抽氣減壓蒸餾前，必需關(guān)閉的活塞是b（填“a”或“b”）；用減壓蒸餾而不用常壓蒸餾的主要緣由是防止SbCl5分解。（4）試驗(yàn)小組在由SbCl5制備HSbF6時(shí)，沒有選擇玻璃儀器，其緣由為SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O。（寫化學(xué)反應(yīng)方程式）（5）為更好地理解超酸的強(qiáng)酸性，試驗(yàn)小組查閱相關(guān)資料了解到：弱酸在強(qiáng)酸性溶劑中表現(xiàn)出堿的性質(zhì)，如冰醋酸與純硫酸之間的化學(xué)反應(yīng)方程式為CH3COOH＋H2SO4[CH3C（OH）2]＋[HSO4]－。以此類推，H2SO4與HSbF6之間的化學(xué)反應(yīng)方程式為H2SO4＋HSbF6[H3SO4]＋[SbF6]－。（6）試驗(yàn)小組在探究試驗(yàn)中發(fā)覺蠟燭可以溶解于HSbF6中，同時(shí)放出氫氣。已知烷烴分子中碳?xì)滏I的活性大小依次為甲基（—CH3）＜亞甲基（—CH2—）＜次甲基（）。寫出2－甲基丙烷與HSbF6反應(yīng)的離子方程式＋HSbF6（CH3）3C＋＋SbF6－＋H2↑。解析（1）與直形冷凝管相比，球形冷凝管的冷卻面積大，冷卻效果好，但由于球形冷凝管的內(nèi)芯管為球泡狀，簡(jiǎn)潔在球部積留蒸餾液，故不相宜用于傾斜式蒸餾裝置，多用于垂直蒸餾裝置，故試驗(yàn)裝置中兩個(gè)冷凝管不能交換運(yùn)用。（2）依據(jù)表中供應(yīng)信息，SbCl3、SbCl5極易水解，知試劑X的作用是防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶，同時(shí)吸取氯氣，防止污染空氣。（3）由試驗(yàn)裝置知，反應(yīng)完成后，關(guān)閉活塞a、打開活塞b，減壓轉(zhuǎn)移三頸燒瓶中生成的SbCl5至雙口燒瓶中。減壓蒸餾前，必需關(guān)閉活塞b，以保證裝置密封，便于后續(xù)抽真空。依據(jù)表中供應(yīng)信息知，SbCl5簡(jiǎn)潔分解，用減壓蒸餾而不用常壓蒸餾，可以防止SbCl5分解。（4）在由SbCl5制備HSbF6時(shí)