1、无机物制备实验探究

醋酸亚铬水合物{[Cr(CH₃COO)₂]₂·2H₂O，相对分子质量为376}是一种深红色晶体，不溶于冷水，是常用的氧气吸收剂。实验室中以锌粒、三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如图所示，且仪器2中预先加入锌粒。已知二价铬不稳定，极易被氧气氧化，不与锌反应。制备过程中发生的相关反应如下

Zn(s)＋2HCl(aq)===ZnCl₂(aq)＋H₂(g)

2CrCl₃(aq)＋Zn(s)===2CrCl₂(aq)＋ZnCl₂(aq)

2Cr^2＋(aq)＋4CH₃COO^－(aq)＋2H₂O(l)=[Cr(CH₃COO)₂]₂·2H₂O(s)

请回答下列问题：

(1)仪器1的名称是________。

(2)往仪器2中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是______(选下面字母)；目的是______。

A、盐酸和三氯化铬溶液同时加入

B．先加三氯化铬溶液一段时间后再加盐酸

C．先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液

(3)为使生成的CrCl₂溶液与CH₃COONa溶液顺利混合，应关闭止水夹_____(填“A”或“B”，下同)，打开止水夹____。

(4)本实验中锌粒要过量，其原因除了让产生的H₂将CrCl₂溶液压入装置3与CH₃COONa溶液反应外，另一个作用是___。

(5)已知其它反应物足量，实验时取用的CrCl₃溶液中含溶质9.51 g，取用的醋酸钠溶液为1.5 L 0.1 mol·L^－1；实验后得干燥纯净的[Cr(CH₃COO)₂]₂·2H₂O 9.48 g，则该实验所得产品的产率为____(不考虑溶解的醋酸亚铬水合物)。

【解题指导】

第一步：明确实验干什么

以锌粒、CrCl₃溶液、CH₃COONa溶液和盐酸为主要原料制备[Cr(CH₃COO)₂]₂·2H₂O。

第二步：分析原理用什么

要得到二价Cr，三氯化铬溶液中需要加入还原剂，选择Zn做还原剂，发生的反应为：2CrCl₃(aq)＋Zn(s)===2CrCl₂(aq)＋ZnCl₂(aq)，然后Cr^2＋与醋酸钠溶液反应：2Cr^2＋(aq)＋4CH₃COO^－(aq)＋2H₂O(l)===[Cr(CH₃COO)₂]₂·2H₂O(s)。

第三步：解决问题怎么办

装置2中装有锌粒，必然和三氯化铬溶液反应，生成氯化亚铬，而氯化亚铬要和醋酸钠反应必然要接触，联系装置内产生气体知道为气体将氯化亚铬压入3中，因此需要关闭b打开A。而醋酸亚铬不稳定极易被氧气氧化，因此需要隔绝氧气，实验产生的氢气刚好可以赶出装置内氧气，防止醋酸亚铬的氧化，因此试剂的添加顺序应该是先加盐酸一段时间后加氯化铬。而锌粒除了和盐酸反应产生氢气外还与氯化铬生成氯化亚铬。

第四步：产率计算

题目给出了醋酸钠与氯化铬两个物质的质量，需要按不足的物质计算，经计算醋酸钠过量，由氯化铬可求出醋酸亚铬的物质的量进而得出结论。

变式：1.(2016·浙江，29，15分)无水MgBr₂可用作催化剂，实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr₂，装置如图1，主要步骤如下：

步骤1　三颈瓶中装入10 g 镁屑和150 mL 无水乙醚；装置b中加入15 mL 液溴。

步骤2　缓慢通入干燥的氮气，直至溴完全导入三颈瓶中。

步骤3　反应完毕后恢复至常温，过滤，滤液转移至另一干燥的烧瓶中，冷却至0 ℃，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。

步骤4　室温下用苯溶解粗品，冷却至0 ℃，析出晶体，过滤、洗涤得三乙醚合溴化镁，加热至160 ℃分解得无水MgBr₂产品。

已知：①Mg与Br₂反应剧烈放热；MgBr₂具有强吸水性。

②MgBr₂＋3C₂H₅OC₂H₅MgBr₂·3C₂H₅OC₂H₅

请回答：

(1)仪器A的名称是_____。实验中不能用干燥空气代替干燥N₂，原因是______。

(2)如将装置B改为装置C(图2)，可能会导致的后果是_____。

(3)步骤3中，第一次过滤除去的物质是________。

(4)有关步骤4的说法，正确的是________。

A．可用95%的乙醇代替苯溶解粗品

B．洗涤晶体可选用0 ℃的苯

C．加热至160 ℃的主要目的是除去苯

D．该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴

(5)为测定产品的纯度，可用EDTA(简写为Y^4－)标准溶液滴定，反应的离子方程式：Mg^2＋＋Y^4－===MgY^2－。

①滴定前润洗滴定管的操作方法是_________。

②测定时，先称取0.250 0 g 无水MgBr₂产品，溶解后，用0.050 0 mol·L^－1的EDTA标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液26.50 mL，则测得无水MgBr₂产品的纯度是_____(以质量分数表示)。

答案：(1)仪器A为干燥管，本实验要用镁屑和液溴反应生成溴化镁，所以装置中不能有能与镁反应的气体，例如氧气，所以不能用干燥的空气代替干燥的氮气，故答案为：防止镁屑与氧气反应生成的氧化镁阻碍Mg和Br₂的反应，故答案为：干燥管；防止镁屑与氧气反应，生成的MgO阻碍Mg和Br₂的反应；

(2)将装置B改为C装置，当干燥的氮气通入，会使气压变大，将液溴快速压入三颈瓶，反应过快大量放热存在安全隐患，装置b是利用干燥的氮气将溴蒸气带入三颈瓶中，反应可以容易控制防止反应过快，故答案为：会将液溴快速压入三颈瓶，反应过快大量放热而存在安全隐患；

(3)步骤3过滤出去的是不溶于水的镁屑，故答案为：镁屑；

(4)A.95%的乙醇中含有水，溴化镁有强烈的吸水性，故A错误；B．加入苯的目的是除去乙醚和溴，洗涤晶体用0°C的苯，可以减少产品的溶解，故B正确；C．加热至160°C的主要目的是分解三乙醚合溴化镁得到溴化镁，不是为了除去苯，故C错误；D．该步骤是为了除去乙醚和溴，故D正确；故选BD，故答案为：BD；

(5)①滴定前润洗滴定管是需要从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体湿润内壁，然后从下步放出，重复2－3次，故答案为：从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下部放出，重复2－3次；

②依据方程式Mg^2＋＋Y^4－═MgY^2－分析，溴化镁的物质的量=0.0500mol/L×0.02650L=0.001325mol，则溴化镁的质量为0.001325mol×184g/mol=0.2438g，溴化镁的产品的纯度=×100%=97.5%，故答案为：97.5%；

2、有机物的制备实验探究

【2017江苏卷】1－溴丙烷是一种重要的有机合成中间体，沸点为71℃，密度为1.36 g·cm^－3。实验室制备少量1－溴丙烷的主要步骤如下:

步骤1:在仪器A中加入搅拌磁子、12 g 正丙醇及20 mL 水，冰水冷却下缓慢加入28 mL 浓H₂SO₄；冷却至室温，搅拌下加入24 g NaBr。

步骤2:如图所示搭建实验装置， 缓慢加热，直到无油状物馏出为止。

步骤3:将馏出液转入分液漏斗，分出有机相。

步骤4:将分出的有机相转入分液漏斗，依次用12 mL H₂O、12 mL 5% Na₂CO₃溶液和12 mL H₂O洗涤，分液，得粗产品，进一步提纯得1－溴丙烷。

(1)仪器A的名称是____；加入搅拌磁子的目的是搅拌和_________。

(2)反应时生成的主要有机副产物有2－溴丙烷和_______。

(3)步骤2中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是________。

(4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行，目的是_____________。

(5)步骤4中用5%Na₂CO₃溶液洗涤有机相的操作:向分液漏斗中小心加入12 mL 5% Na₂CO₃溶液，振荡，_____，静置，分液。

【答案】蒸馏烧瓶防止暴沸丙烯、正丙醚减少1－溴丙烷的挥发 减少HBr挥发 将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体

方法指导：有机物制备解题流程

1.分析制备流程：

原料和目标产物——确定制备原理——选择合理仪器与装置——分离提纯——产率计算

2.依据有机反应特点作答：

A.有机物易挥发，通常采用冷凝回流装置，以提高原料利用率和反应产率

B.有机反应通常可逆，且易发生副反应，因此常使价格低的反应物过量以提高另一反应物的转化率及产物产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应发生。

C.根据产品与杂质性质选择合适分离方法。

3.制备乙酸乙酯相关有机知识：

(1)浓硫酸溶于乙醇或乙酸时会放出大量的热，因此，将乙醇、乙酸、浓硫酸混合时，一般先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，最后加入冰醋酸。

(2)浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。

(3)为防止试管中液体在实验时暴沸，加热前应采取的措施：在试管中加入几块碎瓷片或沸石。

(4)玻璃导管的末端不要插入饱和Na₂CO₃溶液中，以防液体倒吸。

(5)开始时要用小火均匀加热，加快反应速率，减少乙醇和乙酸的挥发；待有大量产物生成时，可大火加热，以便将产物蒸出。

(6)装置中的长导管起导气兼冷凝作用。

(7)欲提高乙酸的转化率，可采取的措施：①用浓H₂SO₄吸水，使平衡向正反应方向移动；②加热将酯蒸出；③可适当增加乙醇的量，并加装冷凝回流装置。

(8)饱和碳酸钠作用：中和乙酸，溶解乙醇，减少乙酸乙酯在水中溶解

变式：1．【2014年高考新课标Ⅰ卷第26题】(13分)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素质的成分之一，具有香蕉的香味，实验室制备乙酸异戊酯的反应装置示意图和有关数据如下：

实验步骤：

在A中加入4.4 g 的异戊醇，6.0 g 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3.9 g。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           

【答案】(1)球形冷凝管；(2)洗掉大部分硫酸和醋酸；洗掉碳酸氢钠；(3)D；(4)提高醇的转化率；(5)干燥；(6)B；(7)D；(8)高；会收集少量的未反应的异戊醇。

2.工业上，三氯乙醛(Cl₃CCHO)用于制造敌百虫等杀虫剂、三氯乙醛脲除草剂。医药上用于生产氯霉素等。某小组设计如图所示装置制备三氯乙醛。

【查阅资料】

①反应原理：在80~90 ℃下乙醇与氯气反应生成三氯乙醛，副产物为氯化氢。

可能发生的副反应有：C₂H₅OH＋HClC₂H₅Cl＋H₂O，CCl₃CHO＋HClOCCl₃COOH(三氯乙酸)＋HCl

②有关物质的相对分子质量和部分物理性质如表所示：

【设计实验】

(注：可将D装置放置在磁力搅拌器上使反应物充分混合)

(1)在常温下，实验室用漂粉精粉末与浓盐酸反应制氯气。写出A装置中发生反应的离子方程式：           。

(2)实验中采用水浴加热D装置，其优点是；写出D装置中制备三氯乙醛的化学方程式：           。

(3)若撤去B装置，D装置中副产物(填结构简式)的量增加。

(4)下列有关说法正确的是(填字母)。

A.D装置中球形冷凝管的作用是冷凝回流

B.E装置可盛装FeCl₂(aq)、Na₂CO₃(aq)，只吸收尾气中的氯化氢

C.可采用分液操作分离、提纯三氯乙醛

D.C装置盛装浓硫酸，用于干燥氯气

(5)测定产品纯度：称取WG产品配成溶液，加入c₁mol·L⁻¹碘标准溶液V₁mL，再加入适量Na₂CO₃溶液，待反应完全后，加入盐酸调节溶液的pH，立即用c₂mol·L⁻¹Na₂S₂O₃溶液滴定至终点。进行三次平行实验，测得平均消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL。则产品的纯度为           (列出计算式，不必化简)。

(滴定反应原理：CCl₃CHO＋OH⁻==CHCl₃＋HCOO⁻；HCOO⁻＋I₂==H^＋＋2I⁻＋CO₂↑；I₂＋2S₂O₃^2－==2I⁻＋S₄O₆^4－)

(6)为了探究三氯乙醛能否与溴水反应，该小组同学进行如下探究。

取少量三氯乙醛产品于试管中，滴加溴水，振荡，(填实验现象)，证明三氯乙醛与溴单质能反应。

他们对反应原理提出如下猜想：

猜想1：CCl₃CHO＋Br₂＋H₂OCCl₃COOH＋2HBr。

猜想2：CCl₃CHO＋Br₂

已知：常温下，0.1 mol·L⁻¹HBr溶液中=12。请你设计实验探究上述哪一种猜想合理：           。

【答案】(1)ClO⁻＋Cl⁻＋2H^＋==Cl₂↑＋H₂O

(2)便于控制温度、反应物受热均匀　C₂H₅OH＋4Cl₂CCl₃CHO＋5HCl

(3)CH₃CH₂Cl

(4)AD

(5)×100%

(6)溶液由橙(红)色变为无色　取少量产品溶于水，测定产品溶液的pH；滴加适量溴水，振荡，充分反应后，测定溶液pH，若pH明显降低，则猜想1合理；否则，猜想2合理

3：气体制备实验探究

典例分析：三氯化硼是一种重要的化工原料，主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂，还用于高纯硼或有机硼的制取.(已知：BCl₃的沸点为12.5，摄氏度熔点为－107.3摄氏度，易潮解)实验室制备三氯化硼的原理为：B₂O₃＋3C＋3Cl₂=2BCl₃＋3CO

(1)甲组同学拟用下列装置如图1制备干燥纯净的氯气(不用收集)①装置B的作用是           。装置C盛放的试剂是           。

②装置a中发生反应的离子方程式为：           。

(2)乙组同学选用甲组实验中的A、B、C和下列装置如图2(装置可重复使用)制备BCl₃并验证反应中有CO生成.①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A→B→C→( )→( )→( )→( )→( )→( )→F→D→I

其中装置E的作用是           。

②实验开始时，先通入干燥的N₂的目的是           。

③能证明反应中有CO生成的现象是           。

④三氯化硼接触潮湿空气时会形成腐蚀性浓厚白雾，其与水反应的化学方程式为           。

方法指导：

第一步：仔细审题，找实验目的：

第二步：实验原理：找到完成该目的的原理

(1)制备干燥纯净氯气：氯酸钾与浓盐酸反应产生氯气，经除杂干燥得纯净氯气

依据：有气体参加的反应实验方案设计(装置连接)的基本思路

则A装置为气体发生装置，B，C装置应为除杂与干燥，先除杂后干燥因此，联系具体实际，B装置除去氯化氢气体，用饱和食盐水，C装置为干燥装置氯气干燥用浓硫酸

(2)制备氯化硼并验证反应中有一氧化碳生成

则原理为产生氯气与三氧化而硼和碳反应制得氯化硼，然后再验证一氧化碳存在，而实验给出了一氧化碳验证，则剩下氯化硼的制取G，搜集及一氧化碳气体除杂与干燥，三氯化硼易挥发，因此需要冷凝为液体加以搜集，选E，三氯化硼易水解，搜集后紧跟干燥装置H，一氧化碳检验需要除杂，氯气用氢氧化钠J吸收，后进行干燥H然后进行验证。

实验开始通入N₂排净装置内空气，氧气会与碳反应，水蒸汽会造成三氯化硼水解

第三步：联想所学元素及化合物性质，并结合题目给出条件正确答题

三氯化硼水解，可以结合氯化铝水解给出答案

变式：1.亚硝酸钠是一种重要的工业用盐，某同学针对亚硝酸钠设计了如下实验：(已知:Na₂O₂＋2NO=2NaNO₂；Na₂O₂＋2NO₂=2NaNO₃)

(1)该同学用以上仪器制备NaNO₂，则装置的连接顺序为A→___→___→___→___→E。(填序号，可重复)

(2)仪器A的名称为____。

答案：1.B→D→C→B，2.硬质玻璃管，

2.化学兴趣小组的同学利用下图所示装置进行某些气体的制备、性质等实验(图中夹持装置有省略)

请回答下列问题：

(1)根据上述实验装置，用MnO₂和浓盐酸制备纯净、干燥的Cl₂，可选用的发生、净化装置连接顺序为     →E→接E，第一个E装置的药品是         。

(2)根据上述实验装置，为制备干燥NH₃，可选用的发生、净化装置为接。其中发生装置中可以选用的药品为(填选项字母)

A．碱石灰和浓氨水 B．浓H₂SO₄和浓氨水C．碱石灰和氯化铵 D．生石灰和氯化铵

(3)一定条件下，Cl₂与CH₄在装置F中发生反应，其有机物有         。(填化学式)

(4)利用装置F可探究Cl₂和NH₃的反应。

已知Cl₂与NH₃可发生反应：3Cl₂＋2NH₃=N₂＋6HCl，实验时打开开关1、3，关闭2，先向烧瓶中通入Cl₂，然后关闭1、3，打开2，向烧瓶中缓慢通入一定量的NH₃。

①不能先通入NH₃的原因：         。

②试验一段时间后烧瓶内出现的现象为：         。

③装置F中烧杯内发生反应的离子方程式为：         。

④请设计一个实验方案(操作过程、实验现象)鉴定烧瓶内最终固体产物的阳离子，其方案为：         。

答案：(1)实验室用加热固体二氧化锰、浓盐酸制取氯气，制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气，依次通过盛有饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，所以可选用的发生、净化装置为A接E、接E，第一个E装置的药品是饱和食盐水；故答案为：A；饱和食盐水；

(2)C装置是不需要加热制备氨气的装置，浓氨水以挥发，滴入生石灰即可产生氨气，制取干燥氨气可以用碱石灰干燥氨气；为制取干燥氨气，可将装置C连接D点的干燥的氨气，装置C中的烧瓶内固体宜选用碱石灰或者生石灰；故答案为：C；D；A；

(3)甲烷与氯气发生取代反应，生成产物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，化学式为：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃和CCl₄；故答案为：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃和CCl₄；

(4)①氨气易溶于水，如果先通入氨气，容易产生喷泉，对实验造成干扰；故答案为：氨气易溶于水，如果先通入氨气，容易产生喷泉，对实验造成干扰；

②实验时打开开关1、3，关闭2向烧瓶中通入氯气，然后关闭1、3，打开2，然后关闭1、3，打开2，向烧瓶中缓慢通入一定量的氨气，实验一段时间后，反应消耗氯气，所以烧瓶内出现黄绿色逐渐变浅甚至消失，有白烟产生；故答案为：黄绿色逐渐变浅甚至消失，有白烟产生；

③装置F中氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式：Cl₂＋2OH^－=Cl^－＋ClO^－＋H₂O；故答案为：Cl₂＋2OH^－=Cl^－＋ClO^－＋H₂O；

④检验铵根离子，可取少量固体于试管中，加入适量浓NaOH溶液并加热，在管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若湿润的红色石蕊试纸变蓝，[或用蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒放在试管口，若有白烟生成]，证明固体中有NH₄^＋，故答案为：取少量固体于试管中，加入适量浓NaOH溶液并加热，在管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若湿润的红色石蕊试纸变蓝；[或用蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒放在试管口，若有白烟生成]；

3.硫酰氯(SO₂Cl₂)是一种重要的化工试剂，氯化法是合成硫酰氯(SO₂Cl₂)的常用方法。实验室合成硫酰氯的实验装置如下图所示(部分夹持装置未画出)；

已知:①SO₂(g)＋Cl₂(g)=SO₂Cl₂  ΔH=－97.3kJ/mol。

②常溫下硫酰氯为无色液体，熔点－54.1℃，沸点69.1℃，在潮湿空气中“发烟”。

③100℃以上或长时间存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氧气。

回答下列问题:

(1)硫酰氯在潮湿空气中“发烟”的原因______(用化学方程式表示)。

(2)装置B中盛放的试剂是________；仪器D的名称为________。

(3)装置E的作用是_____，E中冷凝水的入口是____(填“A”或“B”)；整套装置存在的一处缺陷是_______。

(4)氯磺酸(ClSO₃H)加热分解，也能制得硫酰氯与另外一种物质，该反应的化学方程式为_____，分离两种产物的方法是________。

答案：(1)SO₂Cl₂＋2H₂O=2HC₁＋H₂SO₄

(2)饱和食盐水，三颈烧瓶或三颈瓶

(3)冷凝回流，A，缺少尾气处理装置和防止空气中水蒸气进入D装置的措施

(4)2ClSO₃H=SOCl₂＋H₂SO₄，取少量产品在干燥条件下加热至硫酰氯完全挥发，剩余物质冷却并用水稀释。取少量所得的溶液滴加紫色石蕊试液，溶液变红；再另取少量溶液滴加BaCl₂溶液，产生白色沉淀。