高考化學考點過關-物質的制備含詳解【考點過關】一、典型無機物的制備1．Fe(OH)3膠體的制備2．從海水中提取鎂3．從海水中提取溴4．氨堿法制純堿【鞏固演練】氯化鐵是常見的水處理劑，無水FeCl3的熔點為555K、沸點為588K。工業上制備無水FeCl3的一種工藝如下：（1）取0.5mL三氯化鐵溶液滴入50mL沸水中，再煮沸片刻得紅褐色透明液體，該過程可用離子方程式表示為________________________________。（2）已知六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：從FeCl3溶液中獲得FeCl3·6H2O的方法是__________________________。（3）室溫時在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，當溶液pH為2.7時，Fe3+開始沉淀；當溶液pH為4時，c(Fe3+)＝__________mol·L－1(已知：Ksp＝1.1×10－36)。（4）吸收劑X是__________________；吸收塔中吸收劑X的作用是_________。（5）FeCl3的質量分數通常可用碘量法測定：稱取mg無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，再轉移到100mL容量瓶中，用蒸餾水定容；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應后，用淀粉作指示劑并用cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定(I2＋2S2O32-＝2I－＋S4O62-)，共用去VmL。則樣品中氯化鐵的質量分數為____。得到1.020g固體是Al2O3。n(Al)=(1.020g÷102g/mol)×2=0.02mol，②另稱取相同質量的樣品，用硝酸溶解后，加入足量AgNO3溶液，得到3.157g白色沉淀則n(Cl-)=3.157g÷143.5g/mol=0.022mol。n(Al3+):n(Cl-)=2：(6－n)=0.02mol：0.022mol，解得n=3.8。(5)也可用燒堿溶解鋁灰，再用稀鹽酸調節pH至4.0~4.5，該法稱為"堿溶法"。與"酸溶法"相比，"堿溶法"的缺點是產品中含有雜質NaCl，純度低。答案：(1)Fe3+＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋(2)加入少量鹽酸，加熱濃縮，再冷卻結晶(3)1.1×10－6(4)FeCl2溶液，吸收反應爐中過量的氯氣和少量氯化鐵煙氣(5)二、有機物制備近幾年"有機"實驗題在全國卷中頻頻出現，試題以有機化合物的制備為載體考查常見化學實驗儀器的使用方法，物質的分離、提純等基本實驗操作和注意事項，以及實驗條件的控制等，重點考察物質分離中的蒸餾、分液操作，反應條件的控制，產率的計算等問題。解答此類實驗題，首先明確有機化合物間的轉化反應、反應的條件、可能發生的副反應、以及反應物和產物的性質，然后結合化學實驗中基本操作(如分液、蒸餾、分離提純、儀器的使用等)及注意事項正確解答。制備原則操作要點重要有機實驗的操作要點有機物制取中的典型裝置【鞏固演練】(2017屆湖南懷化高三模擬)實驗室制備硝基苯的反應原理和實驗裝置如下：反應中存在的主要副反應有：在溫度稍高的情況下會生成間二硝基苯。有關數據如下表：實驗步驟如下：①取100mL燒杯，用20mL濃硫酸與18mL濃硝酸配制混合酸，將混合酸小心加入B中；②把18mL(15.84g)苯加入A中；③向室溫下的苯中逐滴加入混合酸，邊滴邊攪拌，混和均勻。在50～60℃下發生反應，直至反應結束；④將反應液冷卻至室溫后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%NaOH溶液、水洗滌并分液；⑤分出的產物加入無水CaCl2顆粒，靜置片刻，然后倒入蒸餾燒瓶，棄去CaCl2，進行蒸餾純化，收集205～210℃餾分，得到純硝基苯18g。回答下列問題：(1)圖中裝置C的作用是。(2)配制混合酸時，能否將濃硝酸加入到濃硫酸中，說明理由：。(3)為了使反應在50～60℃下進行，常用的方法是。反應結束并冷卻至室溫后A中液體就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黃色的原因是。(4)在洗滌操作中，第二次水洗的作用是。(5)在蒸餾純化過程中，因硝基苯的沸點高于140℃，應選用空氣冷凝管，不選用水直形冷凝管的原因是。(6)本實驗所得到的硝基苯產率是。答案：(1)冷凝回流(2)不能易暴沸飛濺(合理答案均可)(3)水浴加熱溶有濃硝酸分解產生的NO2(或硝酸)等雜質(合理答案均可)(4)洗去殘留的NaOH及生成的鈉鹽(合理答案均可)(5)硝基苯沸點高，用空氣冷凝與水冷凝相比效果幾乎無差異(從簡約裝置、節約開支回答或水冷卻溫度大可能造成冷凝管炸裂等合理答案均可)(6)72.06%(72%至72.1%及之間的任何值均可)三、物質制備與化學工藝流程物質制備是中學化學試驗的重要組成部分，化學工藝流程題以新物質制備為背景的實驗題，涉及知識面廣、題型多變、思維發散空間大，能很好的考查綜合運用化學試驗基礎知識解決實際問題的能力。要解決化學工藝流程題中物質的制備、合成等實際的化學問題，往往需要從成本角度(原料是否廉價易得)、環保角度(是否符合綠色化學的要求)、現實角度等思考，所以解題時首先要明確原料和產品(包括副產品)，即箭頭進出方向，其次依據流程圖分析反應原理，緊扣信息，搞清流程中每一步發生了什么反應，弄清有關反應原理，明確目的(如沉淀反應、除雜、分離)，最后聯系儲存的知識，有效地進行信息的利用，準確表述和工整書寫。原料的預處理控制反應條件的方法3．避免工藝流程中產生雜質的方法(1)如果在制備過程中出現一些受熱易分解的物質或產物，則要注意對溫度的控制。如侯氏制堿法中的NaHCO3。(2)如果產物是一種易水解的鹽，且水解產物中有揮發性的酸產生時，則要加相對應的酸來防止水解。(3)如果產物是一種強氧化劑(或強還原劑)，則要防止它們與還原性(或氧化性)強的物質接觸。(4)如果產物是一種易吸收空氣中的CO2或水而變質的物質，則要注意在制備過程中除去CO2或水，也要防止空氣中的CO2或水進入裝置中。【鞏固演練】硫酸銅是一種應用極其廣泛的化工原料。以下是某工廠用含鐵廢銅為原料生產膽礬（CuSO4·5H2O）的生產流程示意圖：膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度（g/100g水）見下表請回答下列問題：（1）紅棕色濾渣的主要成分是；（2）寫出浸出過程中生成硫酸銅的化學方程式；（3）操作I的操作溫度應該控制在℃左右；（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作II應為、、洗滌、干燥；（5）反應產物中的NO可以循環使用，試僅用一個化學方程式表示NO轉化為HNO3。解析：對比原料與產品可知，該生產的主要工序：一是除去原料中的雜質鐵，二是利用溶解度數據分離石膏和膽礬。再進一步分析，由于目的是制膽礬，則投入的硝酸應反應完；雜質鐵應除去，除鐵一般方法是將之氧化成Fe3+然后調節溶液pH使之水解完全形成Fe(OH)3沉淀。該題經這樣分析，題設的所有問題自然迎刃而解。答案：（1）Fe(OH)3（2）3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O（3）100℃（4）冷卻結晶、過濾（5）4NO+3O2+H2O=4HNO3【過關演練】1.(2016屆南昌模擬)無水氯化亞鐵用于制造鐵系催化劑、印染的媒染劑和染料還原劑，還可用于冶金、醫藥、照相等行業。一實驗小組模仿工業方法制取氯化亞鐵，設計裝置如下：通過查閱相關資料可知：①在持續高溫500℃時，鐵與純凈、干燥Cl2反應可生成FeCl2，在溫度較低時可生成FeCl3；②FeCl3熔沸點低，易升華。根據以上信息回答相關的問題：(1)a、b、c儀器組合成制取氯氣的裝置，反應無需加熱，請寫出a容器內所發生的化學反應方程式：_________________________________________________________________。(2)d、e盛裝的藥品分別是________和________，f、g的作用是_________________。(3)反應器為硬質玻璃管，純凈鐵粉與氯氣在500℃左右反應。①化學反應方程式為________________________________________________________。②實驗操作順序是：組裝儀器、________、裝入藥品、________、________、停止加熱、關閉c的活塞。實驗小組記錄的實驗現象如下：①第一次實驗，發現e瓶沒有盛裝任何藥品，所以得到紅色固體，其原因是_______________。②第二次實驗，g瓶有紅棕色的煙，其原因是_________________________________________。(5)第三次實驗得到的固體，最可能含有微量雜質是____________，如果需要配制約2～3mol·L－1的染料還原劑溶液，則無需除去，理由是_________________________________。2.(2016屆南京模擬)以冶鋁的廢棄物鋁灰為原料制取超細α氧化鋁，既降低環境污染又可提高鋁資源的利用率。已知鋁灰的主要成分為Al2O3(含少量雜質SiO2、FeO、Fe2O3)，其制備實驗流程如下：(1)鋁灰中氧化鋁與硫酸反應的化學方程式為___________________________________。(2)圖中"濾渣"的主要成分為________(填化學式)。(3)加30%的H2O2溶液發生的離子反應方程式為_______________________________。(4)煅燒硫酸鋁銨晶體，發生的主要反應為：4eq\o(========,\s\up7(1240℃),\s\do5())2Al2O3＋2NH3↑＋N2↑＋5SO3↑＋3SO2↑＋53H2O，將產生的氣體通過下圖所示的裝置。①集氣瓶中收集到的氣體是____________(填化學式)。②足量飽和NaHSO3溶液吸收的物質除大部分H2O(g)外還有________(填化學式)。③KMnO4溶液褪色(MnOeq\o\al(－,4)被還原為Mn2＋)，發生的離子反應方程式為_______________。3.(2016屆濰坊模擬)某興趣小組設計如圖裝置制取SO2，研究其性質，并進一步探究在適當溫度和催化劑的條件下，SO2與O2反應后混合氣體的成分。(1)儀器G的名稱是________________。(2)B、C、D分別用于檢驗SO2的漂白性、還原性和氧化性。則C中反應的離子方程式為_______，證明SO2有氧化性的實驗現象是________________。(3)為了實現綠色環保的目標，某同學設計裝置F來代替裝置A。與裝置A相比，裝置F的優點是__________________________________(寫出2點)。(4)若選用裝置F制取O2，可選用試劑________________。(5)該小組同學設計如下裝置來檢驗SO2與O2反應后混合氣體的成分。已知：SO3遇水劇烈反應，放出大量熱。產生酸霧：98.3%的H2SO4可以吸收SO3和酸霧。供選試劑：蒸餾水、0.5mol·L－1BaCl2溶液、98.3%的H2SO4、2.0mol·L－1NaOH溶液、KMnO4溶液。①c中應選用的試劑是______________，e中試劑的作用是________，f中收集的氣體是____________。②某同學提出用飽和NaHSO3溶液代替98.3%的H2SO4，請你評價該方案是否可行，若可行不必說明理由，若不可行，簡述其理由______________________。4.(2017屆福建漳州八校高三聯考)已知苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇、乙醚，有弱酸性，酸性比醋酸強，它可用于制備苯甲酸乙酯。制備的反應原理如下：相關物質的部分物理性質如表格：實驗流程如圖1：(1)制備苯甲酸乙酯，圖2裝置最合適的是，反應液中的環己烷在本實驗中的作用。(2)步驟②控制溫度在65～70℃緩慢加熱液體回流，分水器中逐漸出現上、下兩層液體，直到反應完成，停止加熱。放出分水器中的下層液體后，繼續加熱，蒸出多余的乙醇和環己烷。應完成的標志是。(3)步驟③碳酸鈉的作用是，碳酸鈉固體需攪拌下分批加入的原因。(4)步驟④將中和后的液體轉入分液漏斗分出有機層，水層用25mL乙醚萃取，然后合并至有機層，用無水MgSO4干燥，乙醚的作用。(5)步驟⑤蒸餾操作中，圖3裝置最好的是(填標號)，蒸餾時先低溫蒸出乙醚，蒸餾乙醚時最好采用(水浴加熱、直接加熱、油浴加熱)。(6)最終得到6.75g純品，則苯甲酸乙酯的產率是。5.氨基甲酸銨是一種用途廣泛的化工原料。有關它的資料如下：①常溫下，在干燥的空氣中穩定，遇水或潮濕空氣則生成碳酸銨或碳酸氫銨；②熔點58℃，59℃時則可分解成NH3和CO2氣體；③在密封管內加熱至120～140℃時失水生成尿素；④在酸性溶液中迅速分解；⑤合成氨基甲酸銨的反應原理為2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s)。某研究性學習小組設計如下所示裝置，用于合成少量氨基甲酸銨。請回答下列問題：(1)儀器B的名稱是________；盛放的藥品是________。(2)寫出氨基甲酸銨在密封管內加熱至120～140℃生成尿素的化學反應方程式：______。(3)合成氨基甲酸銨的反應在一定條件下能自發進行，該反應的反應熱ΔH____0(填">""＝"或"<")。(4)有同學建議該CO2發生裝置直接改用"干冰"，你認為他的改進有何優點：(回答兩點)①__________________________；②___________________________。(5)該實驗裝置中明顯導致實驗失敗的隱患有(指出主要兩處)①_______________；②_____________________________。6.苯乙酸銅是合成優良催化劑、傳感材料——納米氧化銅的重要前驅體之一。下面是它的一種實驗室合成路線：制備苯乙酸的裝置示意圖如下(加熱和夾持裝置等略)：已知：苯乙酸的熔點為76.5℃，微溶于冷水，溶于乙醇。回答下列問題：（1）在250mL三口瓶a中加入70mL70%硫酸。配制此硫酸時，加入蒸餾水與濃硫酸的先后順序是。（2）將a中的溶液加熱至100℃，緩緩滴加40g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升溫至130℃繼續反應。在裝置中，儀器b的作用是；儀器c的名稱是，其作用是。反應結束后加適量冷水，再分離出苯乙酸粗品。加人冷水的目的是。下列儀器中可用于分離苯乙酸粗品的是(填標號)。A．分液漏斗B．漏斗C．燒杯D．直形冷凝管E．玻璃棒（3）提純粗苯乙酸的方法是，最終得到44g純品，則苯乙酸的產率是。（4）用CuCl2?2H2O和NaOH溶液制備適量Cu(OH)2沉淀，并多次用蒸餾水洗滌沉淀，判斷沉淀洗干凈的實驗操作和現象是。（5）將苯乙酸加人到乙醇與水的混合溶劑中，充分溶解后，加入Cu(OH)2攪拌30min，過濾，濾液靜置一段時間，析出苯乙酸銅晶體，混合溶劑中乙醇的作用是。7.(2016屆南通模擬)ZrO2常用作陶瓷材料，可由鋯英砂(主要成分為ZrSiO4，也可表示為ZrO2·SiO2，還含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜質)通過如下方法制取。已知：①ZrO2能與燒堿反應生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3與酸反應生成ZrO2＋。②部分金屬離子在實驗條件下開始沉淀和完全沉淀的pH如下表。(1)熔融時ZrSiO4發生反應的化學方程式為______________________________________，濾渣Ⅰ的化學式為________。(2)為使濾液Ⅰ的雜質離子沉淀完全，需用氨水調pH＝a，則a的范圍是________；繼續加氨水至pH＝b時，所發生反應的離子方程式為___________________________________。(3)向過濾Ⅲ所得濾液中加入CaCO3粉末并加熱，得到兩種氣體。該反應的離子方程式為_____。(4)為得到純凈的ZrO2，Zr(OH)4需要洗滌，檢驗Zr(OH)4是否洗滌干凈的方法是____________。8.草酸鈷用途廣泛，可用于指示劑和催化劑制備。一種利用水鈷礦制取CoC2O4·2H2O工藝流程如下：已知：①浸出液含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等；②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：(1)浸出過程中加入Na2SO3的目的是將____________還原(填離子符號)。(2)NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，產物中氯元素處于最低化合價。該反應的離子方程式為____________________________________________。(3)請用平衡移動原理分析加Na2CO3能使浸出液中Fe3＋、Al3＋轉化成氫氧化物沉淀的原因：__。(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖所示。濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是______；使用萃取劑適宜的pH是______。A．接近2.0B．接近3.0C．接近4.0(5)"除鈣、鎂"是將溶液中Ca2＋與Mg2＋轉化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)＝7.35×10－11、Ksp(CaF2)＝1.05×10－10。當加入過量NaF后，所得濾液c(Mg2＋)/c(Ca2＋)＝__________。參考答案終得到紅棕色的Fe2O3。②第二次實驗，加熱時溫度沒有維持在500℃左右，在溫度較低時生成了FeCl3，由于FeCl3熔沸點低，受熱時變成氣體進入到g瓶中，使g瓶有紅棕色的煙。(5)第三次實驗得到的固體，最可能含有微量雜質是金屬Fe的單質。如果需要配制約2～3mol·L－1的染料還原劑溶液，由于Fe2＋容易被空氣中的氧氣氧化，而鐵單質可以防止Fe2＋被氧化，因此該雜質無需除去。答案：(1)2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O(用次氯酸鹽也可)(2)飽和食鹽水濃硫酸安全、防止倒吸(3)①Fe＋Cl2eq\o(=======,\s\up7(500℃))FeCl2②檢查裝置的氣密性先加熱再打開c的活塞(4)①氯氣沒有干燥，生成的鹽發生水解，生成了氫氧化物，最終分解得到Fe2O3②加熱時溫度沒有維持在500℃左右，在溫度較低時生成了氯化鐵，由于氯化鐵熔沸點低，受熱時變成氣體進入到g瓶中(5)鐵單質鐵單質可以防止Fe2＋被氧化2.解析：(1)氧化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和水。(2)氧化鋁、氧化亞鐵、氧化鐵都能與硫酸反應，生成可溶性物質，只有二氧化硅不與稀硫酸反應，過濾后得到的濾渣為二氧化硅。(3)在酸性條件下，H2O2具有強氧化性，可以把Fe2＋氧化為Fe3＋，同時有水生成。(4)NH3極易溶于水，SO3與飽和亞硫酸氫鈉溶液反應生成SO2，進入KMnO4溶液中的氣體是SO2與N2，KMnO4具有強氧化性，把SO2氧化為SOeq\o\al(2－,4)，同時本身被還原為Mn2＋，所以集氣瓶中最終收集到的氣體是N2。答案：(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O(2)SiO2(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(4)①N2②SO3、NH3③2MnOeq\o\al(－,4)＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋3.解析：(2)SO2既具有氧化性又具有還原性，一般以還原性為主，I2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2I－，SO2表現氧化性，是在與氫硫酸反應時，2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，D中溶液變渾濁；(3)銅只跟濃硫酸反應，隨反應進行，濃硫酸濃度變稀，反應停止，如果想要再反應需要添加濃硫酸，而改裝后的實驗避免了這點，節省原料；改用分液漏斗后，可以便于控制反應速率；改進后不需要加熱，可以節約能源等等；(4)F是固體和液體不需要加熱制取氣體的裝置，制取O2選用的試劑為MnO2(作催化劑)、過氧化氫；(5)①本實驗是驗證反應后氣體的成分SO2、O2、SO3，c的作用驗證SO3的存在，需要用0.5mol·L－1BaCl2溶液，d的作用是吸收SO3，e的作用是驗證和除去SO2的存在，因SO2具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明存在SO2，f中收集的是氧氣。②SO3與水劇烈反應放出大量的熱，生成硫酸的酸性強于亞硫酸，H＋＋HSOeq\o\al(－,3)===H2O＋SO2↑，干擾后面SO2的驗證，因此不可行。答案：(1)分液漏斗(2)I2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2I－D中溶液變渾濁(3)不用加熱、相對安全、易于控制反應的進行、反應充分等(4)MnO2、過氧化氫(5)①0.5mol·L－1BaCl2溶液驗證和除去SO2氧氣②不可行，SO3與HSOeq\o\al(－,3)反應生成SO2，干擾對原混合氣體中SO2的驗證答案：(1)B帶出生成的水，促進酯化反應向正向進行(2)分水器中下層(水層)液面不再升高(3)與苯甲酸和硫酸反應加入過快，大量泡沫的產生可使液體溢出(4)萃取出水層中溶解的苯甲酸乙酯，提高產率(5)bd水浴加熱(6)90%5.解析：(1)由裝置及藥品可知A中產生NH3，B是球形干燥管，用于干燥氨氣，故B內盛放的是堿石灰。(2)由信息知氨基甲酸銨在題給條件下生成尿素，故反應的化學方程式為NH2COONH4CO(NH2)2+H2O。(3)此反應在一定條件下可自發進行，即ΔH－TΔS<0，又ΔS<0，所以ΔH<0。(4)用"干冰"提供CO2，裝置簡單，無需干燥，且由信息②可知低溫環境下產品不易分解，可提高產率。答案：(1)球形干燥管堿石灰（2）NH2COONH4CO(NH2)2+H2O(3)<(4)①無需干燥，裝置簡單②低溫環境可提高產率(5)①反應器連接導管過細易造成堵塞②水蒸氣可進入反應器使產品不純或CO2發生器中揮發出的HCl未經處理進入反應器，會導致實驗失敗6.解析：（1）濃硫酸溶于水會放出大量的熱，水的密度比濃硫酸的密度小，所以如果將水倒入濃硫酸中水會浮在濃硫酸的上面而沸騰造成液滴飛濺．故稀釋濃硫酸時，要把濃硫酸緩緩地沿器壁注入水中（即先加水，再加濃硫酸）。（2）燒瓶內盛放的是70%硫酸溶液，儀器b是分液漏斗，所以分液漏斗的作用是向三口瓶中滴加苯乙腈，以便反應得以進行；儀器c是球形冷凝管，起冷凝回流的作用（即使氣化的反應液冷凝）；因為苯乙酸微溶于冷水，反應結束后加入適量的冷水的目的就是便于苯乙酸結晶析出，然后過濾即可得到苯乙酸的粗產品。（3）苯乙酸含有的雜質均可以溶于水，所以提純苯乙酸的方法是：將苯乙酸粗產品加入到熱水中（溫度高于76.5℃）進行溶解，然后急劇的降溫（該方法稱為重結晶），使苯乙酸結晶析出，然后過濾即可。由方程式可知，1mol理論上可以得到1mol，參加反應的苯乙腈的質量是40g，則n(苯乙腈)=，即理論上生成苯乙酸的物質的量也是，m(苯乙酸)=EMBEDEquation.DSMT4=46.50g，所以苯乙酸的產率等于=95%；（4）CuCl2?2H2O和NaOH溶液反應除了得到Cu(OH)2沉淀，還有可溶性的NaCl生成，所以雜質除去的標準是：取少量洗滌液、加入稀硝酸、再加AgNO3溶液、無白色混濁出現；（5）根據題目中的信息"苯乙酸，微溶于冷水，溶于乙醇"，所以乙醇與水的混合溶劑中的乙醇能增大苯乙酸的溶解度，使反應能充分進行。答案：（1）