2019年高考化学实验全突破专题18有机化学实验教案.doc
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1、- 1 -专题 18 有机化学实验烷烃、烯烃和炔烃的重要实验一. 甲烷的氯代反应【知识梳理】1. 操作:取一个 100mL 的大量筒(或集气瓶),用排饱和食盐水的方法先后收集 20mLCH4和 80mLCl2,放在光亮的地方(注意:不要放在阳光直射的地方,以免引起爆炸),等待片刻,观察发生的现象。2. 现象:大约 3min 后,可观察到混合气体颜色变浅,气体体积缩小,量筒壁上出现油状液体,量筒内饱和食盐水液面上升,可能有晶体析出(会生成 HCl,增加了饱和食盐水中氯离子的浓度)。3. 解释:生成卤代烃二. 乙烯的实验室制法【知识梳理】1. 反应原料:乙醇、浓硫酸2. 反应原理:CH 3CH2O
2、H CH2CH 2 + H 2O 副反应:2CH 3CH2OH CH3CH2OCH2CH3 + H2OC2H5OH + 6H2SO4(浓) 6SO2+ 2CO 2+ 9H 2O- 2 -3. 发生装置和收集装置:发生装置:l + l g (圆底烧瓶、酒精灯、温度计等)收集装置:排水法,不能用排空气法。4. 尾气处理:点燃法【深度讲解】 配制乙醇和浓硫酸体积比为 1:3 的混合液应注意:应将浓硫酸缓缓注入乙醇并不断摇匀。使用过量的浓硫酸可提高乙醇的利用率,增加乙烯的产量。 温度计水银球(或液泡)应插入反应混和液,液面以下,但不能接触瓶底,以便控制反应温度为 170。 反应时应迅速升温到 170。
3、(目的是为了减少副反应的发生) 为防止加热过程中液体爆沸,应在反应液中加少许碎瓷片。 如控温不当,会发生副反应,是制得的乙烯中混有 CO2、SO 2、乙醚等杂质,必须通过浓NaOH 溶液(或碱石灰)后,才能收集到比较纯净的乙烯。 若实验时,已开始给浓硫酸跟乙醇的混合物加热一段时间,忽然记起要加碎瓷片,应先停止加热,冷却到室温后,在补加碎瓷片。 浓硫酸的作用是:催化剂、脱水剂。 实验结束时,要先将导气管从水中取出,再熄灭酒精灯,反之,会导致水被倒吸。要想不被倒要把水中的导管先拿出来 点燃乙烯前要验纯。三. 乙炔的实验室制法【知识梳理】1. 反应原料:电石(主要成分为 CaC2) 、水(用饱和食盐
4、水代替)2. 反应原理:CaC2 + 2H2O Ca(OH) 2 + CHCH副反应: CaS + 2H 2O Ca(OH) 2 + H2S Ca3P2 + 6H2O 3Ca(OH) 2 + 2PH3Ca3As2 + 6H2O 3Ca(OH) 2 + 2AsH33. 发生装置和收集装置:- 3 -发生装置:S + l g (广口瓶(或锥形瓶、烧瓶、大试管等) 、分液漏斗等)收集装置:排水法。4. 尾气处理:点燃法【深度讲解】 不能用启普发生器制乙炔:a. 反应产物 Ca(OH) 2微溶于水,呈糊状堵塞反应容器,使水面难以升降;b. 反应速率快且放出大量的热,会损坏启普发生器。 电石与水反应很剧
5、烈,应选用分液漏斗,通过控制水流的速度,来控制产生乙炔的速度。 电石与水反应剧烈,用饱和食盐水代替水可减缓反应速率,获得平稳的乙炔气流。 由于电石中含有其他杂质(如:CaS、Ca 3P2、Ca 3As2等) 。使制得的乙炔中含有(H 2S、PH 3、AsH 3等)难闻的气体。要想制得较纯净的 CHCH 可将气体通过盛有 CuSO4溶液或 NaOH 溶液的洗气瓶。 得到平稳的乙炔气流:常用饱和氯化钠溶液代替水(减小浓度) 分液漏斗控制流速 并加棉花,防止泡沫喷出。【拓展】 由于电石中含有其他杂质(如:CaS、Ca 3P2、Ca 3As2等) 。使制得的乙炔中含有(H 2S、PH 3、AsH 3等
6、)难闻的气体。要想制得较纯净的 CHCH 可将气体通过盛有 CuSO4溶液的洗气瓶。 电石与水反应很剧烈,可以采取下列措施来控制反应速率: 用饱和食盐水代替水。 通过分液漏斗滴加饱和食盐水。四. 石蜡的催化裂化【知识梳理】(1)反应原料:石蜡、氧化铝(或分子筛) (2)原理:C nH2n+2 高 温 Cn1H2n1 + Cn2H2n2 +2 (3)反应装置:- 4 -【深度讲解】 氧化铝或分子筛的作用:催化剂。 装置中冷水的作用:冷凝裂化气。 装置中小试管中收集到的液体的成分有烷烃和烯烃。 装置中小试管中的现象是酸性 KmnO4溶液褪色。五. 石油的分馏【知识梳理】1. 反应原料:原油2. 反
7、应原理:利用加热和冷凝(蒸馏) ,把石油分成不同沸点范围的馏分。3. 反应装置:蒸馏烧瓶、酒精灯、温度计、冷凝器(冷凝管) 、锥形瓶等。【深度讲解】 温度计水银球(或液泡)应位于蒸馏烧瓶支管口略低处,测定的是馏分蒸气的温度。 冷凝器中冷凝水的流向与气流反向相反,应从下口入水上口出水。 为防止爆沸,反应混合液中需加入少量碎瓷片。例 1 实验室制备 1,2-二溴乙烷的反应原理如下:可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在 l40脱水生成乙醚。用少量的溴和足量的乙醇制备 1,2二溴乙烷的装置如下图所示:- 5 -有关数据列表如下:乙醇 1,2-二溴乙烷 乙醚状态 无色液体 无色液体 无色液体密
8、度g cm-30.79 2.2 0.71沸点 78.5 132 34.6熔点 一 l30 9 -1l6回答下列问题:(1) 在此制各实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到 170左右,其最主要目的是 ;(填正确选项前的字母) a.引发反应 b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成(2) 在装置 C 中应加入 ,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体:(填正确选项前的字母)a水 b浓硫酸 c氢氧化钠溶液 d饱和碳酸氢钠溶液 (3) 判断该制各反应已经结束的最简单方法是 ;(4) 将 1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在 层(填“上” 、“下”);(5)
9、若产物中有少量未反应的 Br2,最好用 洗涤除去;(填正确选项前的字母) a水 b氢氧化钠溶液 c碘化钠溶液 d乙醇(6) 若产物中有少量副产物乙醚可用 的方法除去;(7) 反应过程中应用冷水冷却装置 D,其主要目的是 但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是 - 6 -【答案】 d c 溴的颜色完全褪去 下 b 蒸馏 避免溴大量挥发;产品1,2二溴乙烷的熔点(凝固点)低,过度冷却会凝固而堵塞导管。【解析】 因乙醇在浓硫酸的存在下在 140脱水生成乙醚,故迅速地把反应温度提高到 170左右的原因,是减芳香烃的重要实验一. 苯与溴的反应【知识梳理】1. 反应原料:苯、液溴、铁。2. 反应原理:3.
10、 反应装置:S + l g (具支试管、 (或锥形瓶、广口瓶、烧瓶、大试管等) 、分液漏斗等)4. 尾气处理:吸收法(用碱液吸收,一般用 NaOH 溶液)【深度讲解】- 7 - 将反应混合物倒入水中,呈褐色不溶于水的液体,是因为未反应的溴溶解在溴苯中的缘故,可用碱溶液(NaOH 溶液)反复洗涤在分液。 不能用甲苯的方法来除去溴苯中溶解的溴,因为苯也能溶解溴苯。 AgNO 3溶液中有浅黄色沉淀生成,说明有 HBr 气体生成,该反应应为取代反应。 若无吸收管,则 AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成,不能说明该反应为取代反应,因为 Br2(g)溶于水形成溴水也能使 AgNO3溶液中产生浅黄色沉淀。 吸
11、收管中 CCl4的作用是吸收 Br2(g) ,防止对 HBr 检验的干扰。 原料:溴应是液溴。加入铁粉起催化作用,但实际上起催化作用的是 FeBr 3 。现象:剧烈反应,红棕色气体充满烧瓶(反应放热)。导管口有棕色油状液体滴下。锥形瓶中导管口附近出现白雾,(是溴化氢遇空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴_)。 添加药品顺序:苯,溴,铁的顺序加药品 伸出烧瓶外的导管要有足够长度,其作用是 导气 、冷凝回流(提高原料的利用率和产品的产率) 。 导管未端不可插入锥形瓶内水面以下,因为_HBr 气体易溶于水,防止倒吸_(进行尾气吸收,以保护环境免受污染) 。 反应后的产物是什么?如何分离?纯净的溴苯是无色
12、的液体,而烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中,烧杯底部是油状的褐色液体,这是因为溴苯溶有_溴_的缘故。除去溴苯中的溴可加入_NaOH 溶液,振荡,再用分液漏斗分离。分液后再蒸馏便可得到纯净溴苯(分离苯) 。二.硝基苯的制取【知识梳理】1. 反应原料:苯、浓硝酸、浓硫酸2. 反应原理:3. 反应装置:大试管、长玻璃导管、温度计、烧杯、酒精灯等。4. 实验室制备硝基苯的主要步骤如下:- 8 - 配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混和酸,加入反应器中。 向室温下的混和酸中逐滴加入一定量的苯,充分振荡,混和均匀。【先浓硝酸再浓硫酸冷却到 50-60C,再加入苯(苯的挥发性)】 在 50-60下发生反应,直至反应
13、结束。 除去混和酸后,粗产品依次用蒸馏水和 5NaOH 溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤。 将用无水 CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯。【深度讲解】 配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混和酸时,操作注意事项是:先浓硝酸再浓硫酸冷却到50-60C,再加入苯(苯的挥发性) 步骤中,为了使反应在 50-60下进行,常用的方法是_水浴_。水浴温度不宜过高,如温度过高不仅会引起苯和硝酸的挥发,还会使浓硝酸分解产生 NO2等,也容易生成较多的副产物二硝基苯(有剧毒) 。因此控制好温度是做好本实验的关键。 步骤中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是_分液漏斗_。 步骤中粗产品用 5NaOH 溶液洗涤的目的是
14、_除去混合酸_。 纯硝基苯是无色,密度比水_大_(填“小”或“大”),具有苦杏仁味气味的油状液体。因混有少量 NO2而使制得的硝基苯呈淡黄色。 需要空气冷却 使浓 HNO3和浓 H2SO4的混合酸冷却到 50-60以下,这是为何: 防止浓 NHO3 分解 防止混合放出的热使苯和浓 HNO3挥发 温度过高有副反应发生(生成苯磺酸和间二硝基苯) 例 2 某实验小组用下图所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯):反应原理:实验中可能用到的数据:- 9 -实验步骤: 浓硫酸与浓硝酸按体积比 1:3 配制混合溶液(即混酸)共 40 mL; 在三颈瓶中加入 13g 甲苯(易挥发) ,按图所示装
15、好药品和其他仪器; 向三颈瓶中加入混酸; 控制温度约为 50,反应大约 10 min,三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现; 分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到纯净的一硝基甲苯共 15 g。请回答下列问题:(1)实验前需要在三颈瓶中加入少许_,目的是_。(2)冷凝管的作用是_;冷却水从冷凝管的_(填“a”或“b” )端进入。(3)仪器 A 的名称是_ ,使用该仪器前必须进行的操作是_。(4)分离反应后产物的方案如下:其中,操作 1 的名称为_,操作 2 必需的玻璃仪器有酒精灯、温度计、锥形瓶、牛角管(尾接管)和_、_。(5)本实验中一硝基甲苯的产率为_(结果保留小数点后一位数字) 。【答案】 沸石(
16、或碎瓷片) ;防止暴沸; 冷凝回流; a; 分液漏斗; 检查是否漏液; 分液;蒸馏烧瓶、冷凝管; 77.5%;- 10 -(5)产率的计算方法就是用实际产量除以理论产量;根椐方程式,一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯,换成质量即:92g 的甲苯可以得到 137g 的对硝基苯和 137g 的邻硝基苯,则纯13g 的甲苯就能得到的一硝基苯的质量为: =19.35g,本实验中分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到净的一硝基甲苯共 15g,所以一硝基苯的产量为: 100%77.5%,卤代烃和醇的重要实验一. 溴乙烷的水解【知识梳理】(1)反应原料:溴乙烷、NaOH 溶液(2)反应原理
17、:CH 3CH2Br + NaOH CH3CH2OH + NaBr + H2O【深度讲解】 溴乙烷在水中不能电离出 Br-,是非电解质,加 AgNO3溶液不会有浅黄色沉淀生成。 溴乙烷与 NaOH 溶液混合振荡后,溴乙烷水解产生 Br-,但直接去上层清液加 AgNO3溶液主要产生的是 Ag2O 黑色沉淀,无法验证 Br-的产生。 水解后的上层清液,先加稀硝酸酸化,中和过量的 NaOH,再加 AgNO3溶液,产生浅黄色沉淀,说明有 Br-产生。 - 11 -二. 乙醇的化学性质:【知识梳理】1. 乙醇钠的生成(1)反应原料:乙醇、钠(2)反应原理:2CH 3CH2OH +2Na 2CH3CH2O
18、Na + H2(3)发生装置:S + l g(试管、 (或锥形瓶、烧瓶等) 、分液漏斗等)(4)气体体积的测定:排水法(排出水的体积即为气体的体积)【深度讲解】 防止因气体受热膨胀,使得测得的体积偏大,应冷却至室温后读数。读数时多功能瓶与量筒的液面要齐平(等高) 。 为防止冷却后,量筒中水倒流一部分进入中间的试剂瓶中,而使测得的体积偏大,应将量筒中的导管插入水面以下。 读数时导管内水的体积不考虑在内,会影响测定结果。2. 乙醇的催化氧化(1)反应原料:乙醇、空气、铜丝(2)反应原理: (3)反应装置:(气唧、硬质试管、酒精灯等)【深度讲解】- 12 - 该反应中 Cu 为催化剂,CuO 为中间
19、物质。 该反应放热,放出的热量足以维持反应继续进行。例 3 氯仿(CHCl 3)常用作有机溶剂和麻醉剂,常温下在空气中易被氧化实验室中可用热还原 CCl4法制备氯仿,装置示意图及有关数据如下:物质 相对分子质量 密度/(gmL 1 ) 沸点/ 水中溶解性CHCl3 119.5 1.50 61.3 难溶CCl4 154 1.59 76.7 难溶实验步骤:检验装置气密性;开始通入 H2; 点燃 B 处酒精灯; 向 A 处水槽中加入热水,接通 C 处冷凝装置的冷水; 向三颈瓶中滴入 20mLCCl4;反应结束后,停止加热,将 D 处锥形瓶中收集到的液体分别用适量 NaHCO3溶液和水洗涤,分出的产物
20、加入少量无水 CaCl2固体,静置后过滤;对滤液进行蒸馏纯化,得到氯仿 15g请回答:(1)若步骤和步骤的顺序颠倒,则实验中产生的不良后果可能为 (2)B 处中发生主要反应的化学方程式为 (3)C 处中应选用的冷凝管为 (填选项字母) ;冷水应从该冷凝管的 (填“a”或“b” )口接入(4)步骤中,用水洗涤的目的为 (5)该实验中,氯仿的产率为 - 13 -(6)氯仿在空气中能被氧气氧化生成 HCl 和光气(COCl 2) ,该反应的化学方程式为 【答案】 (1)加热时氢气遇氧气发生爆炸、生成的氯仿被氧气氧化;(2)CCl 4+H2 CHCl3+HCl;(3)B;a;(4)洗掉 NaHCO3和
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