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第二单元物质的制备、合成与性质探究(时间：45分钟满分：100分)考点题号物质性质的探究3物质的制备与合成1、2、4、51．(20分)(2012·常州模拟)二茂铁(结构如图)是一种典型的金属有机化合物，实验室常用氯化亚铁和环戊二烯在碱性条件下反应得到。反应原理为：FeCl2＋2C5H6＋2KOH―→Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O，二茂铁的熔点为172～173℃，在100℃开始升华。能溶于乙醚、二甲亚砜等非极性溶剂，不溶于水，对碱和非氧化性酸稳定。制备的步骤如下：步骤1.在150mL的三颈瓶中加入25g细粉末状KOH和60mL无水乙醚，通入氮气并搅拌约10分钟使之尽可能溶解，然后加入5.5mL环戊二烯，再搅拌10分钟。步骤2.向烧杯中加入25mL二甲亚砜和6.5g新制的无水氯化亚铁，微热至40℃并搅拌使其溶解，然后加入滴液漏斗中。步骤3.按图所示的装置装配好仪器，打开滴液漏斗的活塞，缓慢地将氯化亚铁等加入三颈瓶中，并继续搅拌1小时。步骤4.反应结束后，将混合物倒入100mL18%的盐酸溶液，将烧杯放在冰水浴中冷却，搅拌约10分钟，使结晶完全。步骤5.抽滤，将获得的产品以冷水洗涤2～3次，低温风干得到粗制的二茂铁。(1)步骤1中通入N2的目的可能是____________________________________。(2)步骤2中，滴液漏斗侧边的玻璃导管的作用是_________________________________________________________________________________________。(3)实验装置中，冷凝管通水，水应从________口进(选填a或b)。(4)步骤4将反应后的混合物倒入盐酸中，发生主要反应的离子方程式是_________________________________________________________________。(5)步骤5用冷水洗涤是因为______________________，因此可采用________的方法，进一步提纯二茂铁。解析(1)通入惰性气体N2主要是排除空气，防止氧化后面的FeCl2等。(2)滴液漏斗又称恒压漏斗，目的是平衡压强，使溶液顺利滴下。(3)冷凝管进水，无论是竖起的，还是横放的，水流方向均为下进上出。(4)加入盐酸的目的是中和过量的KOH。(5)结合题给二茂铁的性质易升华，所以用冷水洗涤，可采用升华的方法，进一步提纯二茂铁。答案(1)排出三颈瓶内的空气(2)平衡漏斗内和三颈瓶内的压强，便于液体放出(3)b(4)H＋＋OH－===H2O(5)二茂铁易于升华加热升华2．(20分)(2013·南通调研)在苹果、香蕉等水果的果香中存在着乙酸正丁酯。某化学课外兴趣小组欲以乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯。★乙酸正丁酯的制备在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入11.5mL(0.125mol)正丁醇和7.2mL(0.125mol)冰醋酸，再加入3～4滴浓硫酸，摇匀，投入1～2粒沸石。按图安装带分水器的回流反应装置，并在分水器中预先加入水，使水面略低于分水器的支管口。打开冷凝水，圆底烧瓶在石棉网上用小火加热。在反应过程中，通过分水器下部的旋塞分出生成的水，注意保持分水器中水层液面原来的高度，使油层尽量回流到圆底烧瓶中。反应达到终点后，停止加热，记录分出的水的体积。★产品的精制将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中，用10mL水洗涤。有机层继续用10mL10%Na2CO3溶液洗涤至中性，再用10mL的水洗涤，最后将有机层倒入锥形瓶中，再用无水硫酸镁干燥。将干燥后的乙酸正丁酯滤入50mL烧瓶中，常压蒸馏，收集124～126℃的馏分，得11.34g产品。(1)冷水应该从冷凝管________(填a或b)管口通入。(2)判断反应终点的依据是：_________________________________________。(3)本实验提高产品产率的方法是____________________________________。(4)产品的精制过程中，第一次水洗的目的是____________________________，第二次水洗的目的是________________________________。洗涤完成后将有机层从分液漏斗的________置入锥形瓶中。(5)该实验过程中，生成乙酸正丁酯的产率是________。解析本实验的原理为正丁醇与冰醋酸在浓硫酸作催化剂的条件下发生酯化反应生成乙酸正丁酯和水。(1)冷凝管进水均从下管口进上管口出。(2)反应生成的水不在增加，说明反应已达到平衡。(3)提高产品的产率可从平衡移动的角度分析。(4)第一步用水是除去没有反应的可溶性的乙酸和正丁醇，用Na2CO3溶液洗涤是为了除去没有反应的乙酸，此时酯中会溶有少量Na2CO3溶液，根据相似相溶原理知，Na2CO3易溶于水，难溶于有机物，故需用水进行第二次洗涤以除去Na2CO3。又知酯的密度小于水，故应从上端倒出。(5)从给出的反应物的量可知，生成的乙酸正丁酯应为0.125mol，所以其产率为11.34g0.125mol×116g·mol－1×100%＝78.2%。答案(1)a(2)分水器中的水层不再增加时，视为反应的终点(3)使用分水器分离酯化反应生成的水，使平衡正向移动，提高反应产率(4)除去乙酸及少量的正丁醇除去溶于酯中的少量无机盐上端(5)78.2%3．(20分)某品牌消毒液包装说明的部分内容摘录如下：主要有效成份为次氯酸钠，有效氯含量8000～10000mg·L－1。可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒，对彩色织物可能有褪色作用。切勿用于丝绸、毛、尼龙、皮革、油漆表面，勿用于铝、铜、碳钢制品。本品须密封，置阴凉暗处保存。请完成以下实验探究过程：(一)阅读材料，获取信息(1)推测该消毒液的酸碱性：________，原因是(用离子方程式表示)__________________________________________________________。(2)该消毒液还具有的化学性质是________性、________性和________性。(3)从该消毒液的保存要求分析，导致其失效的外界因素主要是____________________________________________________。(二)确定要研究的问题该消毒液对碳钢制品是否有腐蚀作用？(三)设计方案，实施探究用烧杯取少量样品，将一颗光亮的铁钉放入烧杯，浸泡一段时间。对可能产生的现象有如下假设：假设①：有明显现象；假设②：无明显现象。(4)基于假设①，结论是铁钉被腐蚀，预期的实验现象是_________________________________________________________。(5)基于假设②，结论是__________________________，请设计实验进一步验证该结论，叙述实验操作：___________________________________________解析(1)消毒液的主要成分次氯酸钠是强碱弱酸盐，ClO－水解使溶液呈碱性。(2)ClO－水解生成HClO，HClO具有强氧化性、不稳定性。(3)CO2等酸性气体可以促进ClO－转化为次氯酸，光照、升温均能加速次氯酸分解。(4)若铁钉被腐蚀有明显现象，会生成铁锈。(5)铁钉可能未被腐蚀，也可能被腐蚀但不明显，若要证明其是否被腐蚀只要检验其中Fe3＋的存在即可。答案(1)碱性ClO－＋H2OHClO＋OH－(2)氧化性漂白性不稳定性(顺序可以颠倒)(3)CO2等酸性气体、光和热(4)铁钉表面出现铁锈(或红褐色固体)(5)铁钉可能未被腐蚀，也可能被腐蚀但无明显现象用试管取出少量浸泡后的溶液，滴加足量的稀硫酸酸化，再滴加几滴KSCN溶液。4．(20分)某化学兴趣小组利用废铝屑制备明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的实验步骤如下：步骤1：制备Al(OH)3。称取4.5gNaOH固体置于250mL烧杯中，加入60mL水溶解。称取2g废铝屑，分批放入NaOH溶液中，至不再有气泡产生后再加入水，至体积约80mL，趁热过滤。将滤液转入250mL烧杯中，加热至沸腾，在不断搅拌下，滴加3mol·L－1的H2SO4溶液，使溶液的pH为8～9，静置、过滤、洗涤沉淀。步骤2：制备Al2(SO4)3。将Al(OH)3沉淀转入烧杯中，加入约16mL1∶1H2SO4溶液，并不断搅拌，小火加热使沉淀溶解，得Al2(SO4)3溶液。步骤3：制备明矾。将Al2(SO4)3溶液与6.5gK2SO4配成的饱和溶液混合，搅拌均匀，充分冷却后，结晶、过滤，烘干。(1)在步骤1中，有气体生成的反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________。(2)在步骤1中，除可采用“在不断搅拌下……pH为8～9”得到沉淀外，还可采用向溶液中通入足量CO2气体的方法得到沉淀，原因是______________。(3)实验中，为了提高过滤分离的效率，而应该采用的操作方法的名称是________。(4)硫酸铝钾溶液中存在有Al3＋、K＋、SO42－等离子，则检验溶液中的Al3＋所需要使用的试剂是________；检验溶液中的K＋的实验操作方法是_______________________________________________________________。(5)步骤3中，将含6.5gK2SO4的饱和溶液与Al2(SO4)3溶液混合的原因是_______________________________________________________________。解析(1)铝屑与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑。(2)向NaAlO2溶液中通入足量CO2反应生成Al(OH)3沉淀：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，且Al(OH)3与CO2不反应。(3)抽滤可以提高过滤分离的效率。(4)用铝试剂检验Al3＋生成玫瑰红物质，用焰色反应检验K＋[用洁净的铂丝蘸取溶液放在(接近)无色的火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察]。(5)根据反应方程式K2SO4＋Al2(SO4)3＋24H2O===2[KAl(SO4)2·12H2O]可知，将含6.5gK2SO4的饱和溶液与Al2(SO4)3溶液混合，可使K2SO4与Al2(SO4)3物质的量之比接近1∶1。答案(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑(2)在溶液中偏铝酸钠与CO2气体和水可生成Al(OH)3，Al(OH)3与过量的CO2不反应(3)抽滤(4)铝试剂用洁净的铂丝蘸取溶液放在(接近)无色的火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察(5)使K2SO4与Al2(SO4)3物质的量之比接近1∶15．(20分)(2013·盐城模拟)阿司匹林可由水杨酸与乙酸酐作用制得。其制备原理如下：乙酰水杨酸的钠盐易溶于水。阿司匹林可按如下步骤制取和纯化：步骤1：在干燥的50mL圆底烧瓶中加入2g水杨酸、5mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡使水杨酸全部溶解。步骤2：按图所示装置装配好仪器，通水，在水浴上加热回流5～10min，控制水浴温度在85～90℃。步骤3：反应结束后，取下反应瓶，冷却，再放入冰水中冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤2～3次，继续抽滤得粗产物。步骤4：将粗产物转移至150mL烧杯中，在搅拌下加入25mL饱和碳酸氢钠溶液，充分搅拌，然后过滤。步骤5：将滤液倒入10mL4mol·L－1盐酸溶液，搅拌，将烧杯置于冰浴中冷却，使结晶完全。抽滤，再用冷水洗涤2～3次。(1)步骤1中浓硫酸的作用可能是________。(2)步骤2中，冷凝管通水，水应从________口进(填“a”或“b”)。(3)步骤3抽滤时，有时滤纸会穿孔，避免滤纸穿孔的措施是