高考化学热点试题热点20物质制备型实验综合题含解析答案

这是一份高考化学热点试题热点20物质制备型实验综合题含解析答案，共13页。试卷主要包含了过硼酸钠可用于漂白剂及杀菌消毒等内容，欢迎下载使用。

以新物质制备为背景的实验题，是高考的热点，题目涉及知识面广，形式灵活多变，思维发散空间大，命题常见角度有：
（1）无机物制备；
（2）有机物制备；
（3）模拟工业生产制备；
考察内容涉及仪器的识别与使用、物质的分离和提纯、实验基本操作以及实验方案的设计与评价等重要实验知识点，能够很好地考查考生综合运用化学实验基础知识解决实际问题的能力，提升学生科学探究与创新意识学科素养。
1．芳基亚胺酯是重要的有机反应中间体，受热易分解，可由腈在酸催化下与醇发生Pinner反应制备，原理如下图所示。
某实验小组以苯甲腈（，）和三氟乙醇（，） 为原料合成苯甲亚胺三氟乙酯。步骤如下：
I．将苯甲腈与三氟乙醇置于容器中，冰浴降温至。
Ⅱ．向容器中持续通入气体4小时，密封容器。
Ⅲ．室温下在氛围中继续搅拌反应液24小时，冷却至，抽滤得白色固体，用乙腈洗涤。
IV．将洗涤后的白色固体加入饱和溶液中，低温下反应，有机溶剂萃取3次，合并有机相。
V．向有机相中加入无水，过滤，蒸去溶剂得产品。
回答下列问题：
(1)实验室中可用浓盐酸和无水制备干燥气体，下列仪器中一定需要的为 （填仪器名称）。
(2)第Ⅱ步通气完毕后，容器密封的原因为 。
(3)第Ⅲ步中得到的白色固体主要成分为 。
(4)第IV步中选择低温的原因为 。
(5)第IV步萃取时可选用的有机溶剂为__________。
A．丙酮B．乙酸C．乙酸乙酯D．甲醇
(6)第V步中无水的作用为 。
(7)本实验的产率为 。
2．四氯化钛是制取航天工业材料-钛合金的重要原料。实验室以和为原料制取液态的装置如图所示(部分夹持装置省略)。
①反应原理：。
②反应条件：无水、无氧，加热。
已知：有关物质的性质如表：
回答下列问题：
(1)所装稀硫酸的仪器名称为 。装置C处用热水浴的目的是 。
(2)若没有装置F，则装置E中产生白雾的原因是 。
(3)实验开始时，缓慢滴入稀硫酸，能证明已排尽装置中的空气的实验现象是 。
(4)从E处产物中分离出的实验方法是 。
(5)根据表中提供的数据，分析的熔点均较低的原因是 。
(6)还可由、焦炭和氯气在加热条件下制得，生成体积比为的和混合气体，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为，反应的化学方程式为 。
3．配合物三氯化六氨合钴是合成其它一些C(Ⅲ)配合物的原料，实验室用晶体制备的实验步骤如下：
已知：三氯化六氨合钴不溶于乙醇，常温水中溶解度较小。
步骤i：在锥形瓶中，将适量溶于水中，加热至沸腾，加入研细的一定量晶体，溶解得到混合溶液。
步骤ii：将上述混合液倒入三颈烧瓶中，加入少量活性炭，冷却，利用如下装置先加入浓氨水，再逐滴加入一定量溶液，水浴加热至，保持。
步骤iii：然后用冰浴冷却至左右，吸滤，不必洗涤沉淀，直接把沉淀溶于沸水中，水中含浓盐酸。趁热吸滤，再慢慢加入一定量浓盐酸于滤液中，即有大量橙黄色晶体析出。
步骤iv：用冰浴冷却后吸滤，洗涤晶体，吸干。
请回答下列问题：

(1)步骤i中，研细晶体所用的仪器名称为 。步骤ii中实验仪器a中应盛放的试剂是 (填“碱石灰”或“氯化钙”)
(2)写出以、、浓氨水、为原料制备三氯化六氨合钴的化学方程式 。
(3)该产品制备过程中若不加入活性炭，则会生成含的另一种配合物，该配合物中 ，配体为 。
(4)下列说法正确的是___________(填标号)。
A．除作为反应物外，还有调节溶液的的作用
B．C为ⅧB族元素
C．水浴温度不能过高的原因是防止过氧化氢分解和氨气逸出
D．可用乙醇水溶液洗涤产品
(5)已知具有正八面体的空间结构，中的2个被2个取代，能得到 种产物。
4．苯乙酮用于制香皂和香烟，也用作纤维素酯和树脂等的溶剂和塑料。工业生产中的增塑剂，是一种重要的化工原料，可由苯经下述反应制备：
CH3COOH+AlCl3→CH3COOAlCl2+HCl↑
实验步骤如下：
步骤1：向如图所示的仪器A中迅速加入13g粉状无水AlCl3和16mL(14g，0.18ml)无水苯。在搅拌下将4mL(4.3g，0.04ml)乙酸酐自滴液漏斗慢慢滴加到A中，控制乙酸酐滴加的速度(约10min)。加完后，待反应稍缓和后在沸水浴中搅拌回流，直到不再有HCl气体逸出为止。
步骤2：将反应混合物冷却到室温，在搅拌下倒入装有18mL37%的HCl和30g碎冰的烧杯中(在通风橱中进行)，若仍有固体不溶物，可补加适量37%的HCl使之完全溶解。将混合物转入分液漏斗中，分出有机层，水层用苯萃取两次(每次8mL)。合并有机层，依次用15mL10%NaOH溶液、15mL水洗涤，再用无水MgSO4干燥。
步骤3：先在水浴上蒸馏回收物质B，稍冷后改用空气冷凝管蒸馏收集馏分，产量约4.0g。
(1)步骤1中搅拌回流时，冷凝水从 (填“a”或“b”)端进水，仪器A的名称 。
(2)步骤1中要逐滴滴加乙酸酐的原因是 。
(3)步骤2中水层用苯萃取两次(每次8mL)，而不萃取一次(16mL)的目的是 。用15mL10%NaOH溶液洗涤主要是为了除去 (填物质名称) 。
(4)步骤3中在水浴上蒸馏回收的物质B为 。
(5)本实验为收集产品用了减压蒸馏装置，如图二所示，其中毛细管的作用是 ，蒸馏中需要控制一定温度，可能是 (填字母代号)。
A．202°C B．220°C C．175°C
(6)本次实验苯乙酮的产率为 (保留两位有效数字) 。
5．过硼酸钠(NaBO3·4H2O)可用于漂白剂及杀菌消毒。由硼镁矿(Mg2B2O5·H2O)制取过硼酸钠的过程及装置如下：

已知：I．过硼酸钠微溶于水，热水中不稳定；硼砂(Na2B4O7·10H2O)溶于水吸热，在水中的溶解度如图1所示。
Ⅱ．当pH高于10时，硼元素以BO形式存在；当pH在9左右时，以形式存在。
回答下列问题：
(1)步骤I中的化学方程式为 ；步骤II中通入CO2的目的是 ，操作②获得硼砂Na2B4O7·10H2O的方法是 ，过滤。
(2)步骤III回流反应时所进行的操作为：按图2组装好装置→ (填序号，下同)→打开磁力搅拌器→打开冷凝水→ 。
①用纸槽向c处加入硼砂；②打开a处旋塞加入双氧水；③c处加入氢氧化钠溶液④调低恒温水浴温度；⑤调高恒温水浴温度
(3)步骤IV中洗涤时选用乙醇，原因是 。
(4)活性氧含量的高低直接决定产品的质量，合格产品中活性氧的含量≥10％(1ml H2O2相当于1 ml活性氧原子)。已知：KMnO4不与H3BO3反应。为了确定所得产品是否合格，进行如下实验：称取0.2g干燥样品置于锥形瓶中，加少量水润湿，加入3ml·L-1 25.0 mL稀硫酸使试样全部溶解，产生过氧化氢，摇匀。用0.100ml·L-1高锰酸钾标准溶液滴定溶液的H2O2至终点，发生的反应为：KMnO4+H2O2+H2SO4→K2SO4+MnSO4+H2O+O2↑，三次滴定平均消耗KMnO4溶液6.40mL。配制100mL 0.100ml·L-1高锰酸钾标准溶液，用到的玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管和烧杯外，还有 ，若滴定前滴定管尖嘴处无气泡，滴定后出现气泡，会使测得的活性氧含量 (填“偏高”“偏低”或“不变”)，活性氧的质量分数为 ％(保留一位小数)。
物质
熔点/℃
沸点/℃
其他
76
与互溶
136
遇潮湿空气产生白雾，在时能被氧气氧化
相关物质的部分物理性质
名称
熔点/°C
沸点/°C
密度/g·mL-1
溶解度
乙酸酐
-73
140
1.082
与水反应(生成乙酸)
苯
5.5
80.5
0.879
不溶于水
苯乙酮
20.5
202
1.028
微溶于水
参考答案：
1．(1)恒压滴液漏斗
(2)防止HCl气体挥发，使反应更充分
(3)C
(4)防止芳基亚胺酯受热分解
(5)C
(6)作为干燥剂除去有机相中的水
(7)50%
【分析】
由反应原理可知，先在HCl的气体中反应转化为，再和反应生成，和碳酸钠溶液反应生成芳基亚胺酯。
【详解】（1）实验室中可用浓盐酸和无水CaCl2制备干燥HCl气体，需要用到恒压滴液漏斗，不需要球形冷凝管、容量瓶和培养皿。
（2）该反应过程中涉及到HCl气体，需要考虑不能有气体漏出，第Ⅱ步通气完毕后，容器密封的原因防止HCl气体挥发，使反应更充分。
（3）
由反应原理可知，先在HCl的气体中反应转化为，再和反应生成，故选C。
（4）芳基亚胺酯受热易分解，第IV步中选择低温的原因为：防止芳基亚胺酯受热分解。
（5）苯甲亚胺三氟乙脂属于酯类，在乙酸乙酯中的溶解度较大，乙酸和甲酸能溶于水，不能用来萃取，第IV步萃取时可选用的有机溶剂为乙酸乙酯中，故选C。
（6）第V步中无水MgSO4的作用为除去有机相中的水。
（7）实验中苯甲腈的物质的量为=0.2ml，21.6g三氟乙醇的物质的量为=0.216ml，由流程图可知，理论上可以制备0.2ml苯甲亚胺三氟乙脂，本实验的产率为=50%。
2．(1) 分液漏斗 让挥发，提供充足的气体
(2)遇到从G中挥发出来的水蒸气发生水解，生成盐酸小液滴
(3)装置G中有白色浑浊产生
(4)蒸馏
(5)、形成的晶体都是分子晶体，分子间作用力小，熔点低
(6)
【分析】装置A利用稀硫酸与碳酸钠反应生成CO2将装置中的空气排尽，防止被氧化；装置B中浓硫酸和干燥管中P2O5起干燥作用，防止生成的遇潮湿空气产生白雾；装置C中用热水水浴使四氯化碳挥发，装置D中在加热条件下，发生反应，、熔点较低，装置E应用冷水使这两种物质转化为液态，二者能互溶，应该采用蒸馏方法分离，装置F中浓硫酸起干燥作用，装置G中澄清石灰水作用是检验装置中空气是否排尽，吸收尾气CO2。
【详解】（1）所装稀硫酸的仪器名称为分液漏斗。装置C处用热水浴的目的是让挥发，提供充足的气体。故答案为：分液漏斗；让挥发，提供充足的气体；
（2）装置F中浓硫酸起干燥作用，若没有装置F，则装置E中产生白雾的原因是遇到从G中挥发出来的水蒸气发生水解，生成盐酸小液滴。故答案为：遇到从G中挥发出来的水蒸气发生水解，生成盐酸小液滴；
（3）实验开始时，缓慢滴入稀硫酸，能证明已排尽装置中的空气的实验现象是装置G中有白色浑浊产生。故答案为：装置G中有白色浑浊产生；
（4）、熔点较低，在E中冷凝成液体，两者沸点不同，从E处产物中分离出的实验方法是蒸馏。故答案为：蒸馏；
（5）根据表中提供的数据，的熔点均较低，原因是、形成的晶体都是分子晶体，分子间作用力小，熔点低。故答案为：、形成的晶体都是分子晶体，分子间作用力小，熔点低；
（6）还可由、焦炭和氯气在加热条件下制得，生成体积比为的和混合气体，根据电子得失守恒，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为，反应的化学方程式为。故答案为：。
3．(1) 研钵 氯化钙
(2)
(3) 1 、
(4)ACD
(5)2
【分析】将NH4Cl和晶体溶解后所得混合溶液倒入三颈烧瓶中，加热活性炭作催化剂，先加浓氨水，在逐滴加入H2O2溶液，水浴加热，发生反应，经过分离提纯最终得到，以此分析解答。
【详解】（1）研细晶体所用的仪器名称为研钵；a中盛放氯化钙吸收挥发的氨气；故答案为：研钵；氯化钙；
（2）根据分析，制备三氯化六氨合钴的方程式为；故答案为：；
（3）C的配位数为6，则x=1，配体为NH3、Cl-；故答案为：1；NH3、Cl-；
（4）A．氯化铵为反应物，同时氯化铵为强酸弱碱盐，加入NH4Cl溶液影响氨水的电离平衡，可以调节溶液的pH，以增加H2O2的氧化性和稳定性，A正确；
B．C的原子序数为27，位于元素周期表的第4周期第Ⅷ族，B错误；
C．温度过高，过氧化氢易分解、氨气易逸出，C正确；
D．已知三氯化六氨合钴不溶于乙醇，常温水中溶解度较小，则可用乙醇水溶液洗涤产品，D正确；
钴答案为：ACD；
（5）由于正八面体中6个NH3分子间的距离相等，则Cl- 取代NH3后形成的二氯代粒子有对顶角位和邻位两种；故答案为：2。
4．(1) a 三颈烧瓶
(2)防止反应太过剧烈，产生副反应
(3) 提高苯乙酮的萃取率 盐酸和醋酸
(4)苯
(5) 防止暴沸(作沸石) C
(6)83%
【详解】（1）步骤1中搅拌回流时，冷凝水从a端进水冷却效果好；仪器A为三颈烧瓶。
（2）因为醋酸酐与苯反应是放热反应，逐滴滴加乙酸酐目的是防止反应太过剧烈，产生副反应。
（3）步骤2中水层用苯萃取两次的目的是提高苯乙酮的萃取率；用15mL10% NaOH溶液洗涤的目的是除去盐酸、醋酸等酸性物质。
（4）由表中信息可知，苯的沸点最低，步骤3中在水浴上蒸馏回收的物质B为苯。
（5）毛细管在减压蒸馏中可调节蒸馏体系的真空度，同时通入的气体在加热过程中起到搅拌作用，使得体系受热均匀防止暴沸；蒸馏中温度应该控制比苯乙酮的沸点低，比其他杂质的沸点高，故选C。
（6）
由化学方程式+(CH3CO)2O+CH3COOH可知，0.04ml醋酸酐和0.18ml无水苯反应，无水苯过量，醋酸酐完全反应，则生成苯乙酮为0.04ml，所以产率=。
5．(1) 消耗过量的NaOH，降低溶液pH，使硼元素存在形式变为 加热浓缩，在较高温度
(2) ①③ ⑤④②
(3)减少过硼酸钠晶体的溶解，避免产品损失
(4) 100mL容量瓶 偏低 12.8%
【详解】（1）根据题目所给信息，碱过量的情况下，硼元素存在形式为BO，所以该反应的化学方程式应填“”；生产流程中要求获得Na2B4O7·10H2O，所以前一步生成的NaBO2需转化为Na2B4O7，故加入CO2的目的为“消耗过量的NaOH，降低溶液pH，使硼元素存在形式变为”；根据Na2B4O7的溶解度曲线图，可以看到在333K以上硼砂以Na2B4O7·10H2O形式存在，故此需要在加热浓缩后趁热抽滤得到晶体；
（2）根据实验实操流程，先加入固体试剂，再加入液体试剂，搅拌均匀后开始加热，反应一段时间后，使得硼元素由重新转化为BO，降温之后在低温环境下与H2O2反应生成过硼酸钠NaBO3·4H2O，所以本问两空应分别填入“①③”和“⑤④②”；
（3）若用蒸馏水洗涤NaBO3·4H2O，会有少量晶体溶于水，造成产品产率损失，所以本问应填“减少过硼酸钠晶体的溶解，避免产品损失”；
（4）按照“配制一定物质的量浓度溶液”的操作要求，本问第一空应填“100mL容量瓶”；
根据实验操作描述，反应后滴定管尖嘴处有气泡，说明滴定后液面高于真实液面高度，读取后末读读数小于真实值，按照数据处理流程，所得活性氧的质量小于真实值，所以测得活性氧含量应“偏低”；
设参与反应的HO的物质的量为x

解之，得x=1.6×10-3ml，根据题意，活性氧原子的物质的量也为1.6×10-3ml，
所以样品中活性氧质量分数为。