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1、高考化学有机实验试题解析一、原创试题命制(一)试题呈现正丁醚是一种重要的有机溶剂。以正丁醇为原料可制得正丁醚，反应原理如下：2 CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3(正丁醚) + H2O可能存在的副反应有:CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH=CH2(正丁烯) + H2O相关信息如下:物质状态相对分子质量沸点/密度/(g·cm-3)水中溶解性正丁醇无色液体74117.20.8109微溶正丁醚无色液体130142.40.773难溶正丁烯无色气体56-6.30.577难溶查阅资料:正丁醇能溶解在50%的硫酸中，而正丁醚则很少溶解。实验
2、步骤如下:将14.8 g正丁醇和4.7 g浓硫酸，按一定顺序添加到A中，并加几粒沸石。如图1所示，在分水器中加入一定体积的饱和食盐水(略小于分水器的容积与反应中生成水的体积之差），小火加热A，使瓶内液体微沸，开始回流。随着反应的进行，分水器中液体分层且逐渐升高至充满，上层液体会从左侧支管自动流回A，继续加热到温度升高到135左右时，分水器已全部被水层充满，停止加热。待A中液体冷却后连同分水器中的水一起倒入盛有30 mL水的分液漏斗中，振摇后静置，分液得粗产物。粗产物依次用50%硫酸洗涤2次(每次10 mL)、12 mL水洗涤，分出的产物加入少量无水氯化钙固体，静置片刻，过滤除去氯化钙固体，进行
3、蒸馏纯化，收集139142的馏分，得正丁醚6.4 g。回答下列问题：(1)仪器B的名称为 ；(2)下列关于步骤中的操作分析正确的是 (填标号)；a.浓硫酸和正丁醇的添加顺序为先加入正丁醇，再加入浓硫酸b.若加热后发现未加沸石，应立即补加c.加热A前，冷却水需先从a口向B中进入d.分水器中加饱和食盐水而不用水，可降低正丁醚在水中的溶解度e.若将A中反应液加热到135°C以上，可生成更多的正丁醚(3)步骤中分水器的上层液体的主要成分为 (填物质名称)；(4)步骤中使用分水器不断分离除去水的目的是 ；(5)通过计算说明步骤中理论上分水器应分出水的体积是 ，重复多次实验实际分出的水的体积均超
4、过理论值，若操作过程与实验设计均无错误，仪器完全干燥，其可能原因是 ；(6)步骤中反应物冷却后连同分水器中的水倒入30 mL水中的目的是 ；(7)下列关于步骤中粗产品的提纯操作分析正确的是 (填标号)；a.用50%的硫酸洗涤可以除去未反应的正丁醇b.将50%硫酸的洗涤次数改为一次(总酸量不变)，洗涤效果更好c.用水洗涤可以除去酸洗时带入的酸d.每次洗涤时，粗产物都在上层，分液时上层液体可不必倒出e.无水氯化钙固体可除去正丁醚中的水分，蒸馏前可不除去(8)步骤中加热蒸馏装置若采用图2装置(加热装置已经略去)进 行，该装置存在的两个问题是: 、 。(9)步骤中在进行蒸馏操作时，若从117°
5、;C开始收集馏分，产率 (填“偏高”、 “偏低”或“不变”)，原因是 ；(10)本实验所得到的正丁醚的产率是 (保留三位有效数字)。(二)试题参考答案和评分标准(1)球形冷凝管(若填“冷凝管”不得分)(2)ad(多选或选错不得分，漏选酌情得分)(3)正丁醇(4)及时除去反应生成的水，使平衡向生成正丁醚的方向移动，有利于提高正丁醚的产率(5)1.8 mL 正丁醇发生副反应生成的水量会比生成正丁醚的水量大(或所用试剂浓硫酸与正丁醇内含有水。其他合理答案亦可得分)(6)分离出有机层，除去硫酸等可溶于水的物质(只要答出除去硫酸即可得分)(7)acd(多选或选错不得分，漏选酌情得分)(8)温度计的水银球
6、不应插入反应液中，不应用直形冷凝管(9)偏高 会收集到少量未反应的正丁醇(10)49.2%(三)试题详细解析(1)由装置示意图可知装置B的名称是球形冷凝管。(2)浓硫酸和正丁醇的添加顺序为先加入密度小的正丁醇，然后再加入密度大的浓硫酸，类似浓硫酸的稀释, 故选项a正确；若加热后发现未加沸石，正确的操作是停止加热，冷却后补加，若立即补加会引起暴沸，故选项b错误；水从a口进入，从b口出，管内的水无法充满，冷却行程短，效果差。为使冷凝效果更佳，所以水从b口进入，从a口出，故选项c错误；正丁醚和正丁醇在饱和无机盐溶液中的溶解度减小，所以分水器中加饱和食盐水而不用水，可降低正丁醚和正丁醇在水中的溶解度，
7、故选项d正确；根据题给信息，正丁醇在135°C以上和浓硫酸存在下会发生副反应生成正丁烯，所以若将A中反应液加热到135°C以上，会有大量的副产物正丁烯生成，故选项e错误。(3)液体混合物加热会蒸出，经过冷凝器降温会转化为液体，由于正丁醇的密度比水小，又微溶于水，所以在上层，水在下层。因此分水器中上层液体的主要成分为正丁醇。(4)根据勒夏特列原理，及时分离出生成物可以使平衡向正反应方向移动，同时，可使反应物的转化率提高。本实验中由正丁醇制得正丁醚的反应是可逆反应，使用分水器不断分离除去水的目的是及时除去反应生成的水，使平衡向生成正丁醚的方向移动，有利于提高正丁醚的产率。(5)
8、正丁醇的物质的量为14.8 g÷74g/mol=0.2mol，根据化学方程式中参加反应的正丁醇与生成的水的物质的量之比为2:1，可以算出理论上生成的水的物质的量为0.1mol，质量为1.8 g,体积为1.8 mL。实际上分出水层的体积要略大于理论值，若操作过程与实验设计均无错误，仪器完全干燥，可能的原因是:所发生的副反应生成的水量都会比生成丁醚的水量大，例如:分子内脱水生成丁烯、有机物高温碳化脱水、浓硫酸的碳化脱水等；所用试剂浓硫酸与正丁醇内含有水。(6)反应物冷却后连同分水器中的水倒入30 mL水中是为了分出有机层，除去大部分可溶于水的物质(如硫酸)。(7)根据题目所给信息:正丁醇
9、能溶解在50%的硫酸中，而正丁醚则很少溶解，所以用50%的硫酸洗涤可除去未反应的正丁醇，故选项a正确；在总酸量不变的情况下，“少量多次”洗涤效果更好，故选项b错误；用水洗涤可以除去前面步骤进行酸洗时带入的酸，故选项c正确；由于密度的大小顺序为:硫酸水正丁醚，所以每次洗涤时，粗产物都在上层，只需放出下层水溶液，上层有机层不必倒出即可直接加入下次洗涤所需的洗涤剂，故选项d正确；无水氯化钙固体的作用是吸收正丁醚表面少量的水分，对其进行干燥。氮已溪水的干燥剂受热后又会脱水，故蒸馏前必须把干燥剂过滤除去，故选项e错误。(8)温度计的水银球的位置是由测量对象决定的。蒸馏时，温度计用来测蒸汽的温度，所以温度
10、计的水银球应处于支管口，不应插入反应液中；直形冷凝管一般用于沸点低于140的液体有机化合物的沸点测定和蒸馏操作中；沸点大于140的有机化合物的蒸馏可用空气冷凝管。球形冷凝管一般用于回流反应即有机化合物的合成装置中(因其冷凝面积较大，冷凝效果较好)。本实验中正丁醚蒸馏由于其沸点为142.4°C，故应用空气冷凝管，不能用直形冷凝管。(9)在进行蒸馏操作时，若从117 开始收集馏分，由于正丁醇的沸点为117.2，此时的蒸气中含有正丁醇，会收集少量的未反应的正丁醇，因此产率偏高。(10)正丁醇的物质的量为0.2 mol，根据化学方程式中参加反应的正丁醇与生成的正丁醚的物质的量之比为2:1，可
11、算出理论上生成的正丁醚的物质的量为0.1 mol，质量为0.1 mol×130 g/mol=13.0 g，而本实验中所得到的正丁醚的质量为6.4 g。所以本实验正丁醚的产率为6.4 g÷13.0 g×100=49.2。二、命题素材资料本题素材来自大学教材有机化学实验(第三版，高等教育出版社，曾昭琼主编)第三部分 有机化合物的制备正丁醚的制备(第105106页)。课本内容摘录如下:312 正丁醚的制备(4学时)【实验目的】掌握分子间脱水的反应原理和实验方法；学习使用分水器的实验操作。【实验原理】反应式:2 CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH
12、2CH2CH2CH3 + H2O副反应:CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH=CH2 + H2O【实验步骤】在干燥的100mL三颈烧瓶中，加入12.5 g(15.5 mL)正丁醇和4 g(2.2 mL)浓硫酸,摇动使混合，并加入几粒沸石。按照图310，一瓶口装上温度计，温度计的水银球必须浸入液面以下。另一瓶口装上油水分离器，分水器上端接一回流冷凝管，先在分水器中放置(V-2) mL水，然后将烧瓶在石棉网上用小火加热，使瓶内液体微沸，开始回流。随反应的进行，分水器中液面升高，这是由于反应生成的水，以及未反应的正丁醇，经冷凝管冷凝后聚集于分水器内，由于相对密度的不同，水在下层，而上层较水
13、轻的有机相积至分水器支管时即可返回反应瓶中，继续加热到瓶内温度升高到117 左右时。分水器已全部被水充满时，表示反应已基本完成，约需1h。如继续加热，则溶液变黑，并有大量副产物丁烯生成反应物冷却后，把混合物连同分水器里的水一起倒入盛有25 mL水的分液漏斗中，充分振摇，静止后，分出出粗正丁醚。用16 mL 50%硫酸分2次洗涤，再用10 mL水洗涤，然后用无水氯化钙干燥。将干燥后的产物仔细地注入蒸馏烧瓶中，蒸馏收集139142的馏分，产量约56g(产率约50%)。纯正丁醚的bp为142，n 1.3992三、命题内容领域及考查知识内容和考试大纲的对应关系(一)本题命题内容及考试大纲要求本题考察的
14、主要内容领域为化学实验基础。2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲(化学)对化学实验基础的要求如下:(1)了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。(2)了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法。(3)掌握化学实验的基本操作。能识别化学品安全使用标识，了解实验室一般事故的预防和处理方法。(4)掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器，反应原理和收集方法)。(5)能对常见的物质进行检验、分离和提纯。能根据要求配制溶液。(6)能根据实验试题要求，做到：设计、评价或改进实验方案；了解控制实验条件的方法；分析或处理实验数据，得出合理结论；绘制和识别典型的实验仪器装置图。(7)以上各部分知识
15、与技能的综合应用。(二)考察知识内容和考试大纲的对应关系考查知识内容考试大纲要求冷凝管的名称、使用方法和使用范围；温度计的水银球位置了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法浓硫酸和正丁醇的添加顺序；分液的操作；掌握化学实验的基本操作沸石的使用及加热后发现未加沸石的处理了解实验室一般事故的预防和处理方法使用分水器不断分离除去水的目的理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。了解控制实验条件的方法反应后粗产品中杂质的判断及有机产物洗涤(酸洗、水洗)的目的；有机层的判断；饱和食盐水的作用；无水氯化钙的作用和使用注意事项能对常见的物质进行检验、分离和提纯实验误差原因
16、分析(如分出水的体积与理论值的误差原因，蒸馏时温度对收集到的馏分产率的影响)能设计、评价或改进实验方案生成水的体积和正丁醚的产率的计算能根据化学方程式进行有关计算找出蒸馏装置中存在的问题能绘制和识别典型的实验仪器装置图四、考查的能力要求本题考查了学生学习化学需要掌握的三大能力:1.接受、吸收、整合化学信息的能力。考察学生能够对试题提供的文字、表格数据、实验装置图等文本信息进行初步加工和提取实质性内容并整合所学的基础化学实验知识和基本技能知识，深刻理解正丁醚的制备的基本原理和基本实验操作。2.分析问题和解决化学问题的能力。考察学生能够运用根据实验原理及物质的性质，解释产物分离、提纯及实验操作的相
17、关问题；能够在理解正丁醚的制备基本原理的基础上，对分水器分出水的体积与理论值的误差和蒸馏时温度对收集到的馏分产率的影响做出实验分析，并将可能的原因进行归纳和表达。3.化学实验与探究的能力。考察学生了解并初步实践正丁醚的制备的的一般过程，掌握化学实验的基本方法和技能；考察学生理解物质分离和提纯的操作、对实验方案进行设计与评价的能力和能对化学现象提出科学合理的解释的能力。五、试题价值和难度情况从化学视角出发，分析和解决化学问题是学生应具备的化学学科素养。本题结合近几年全国高考卷有机综合类实验命制的呈现方式和能力考查力度，以大学有机化学实验中常见有机物正丁醚的制备为命题载体和考察背景，命题形式上紧扣
18、有机制备实验的命题规律:制备合成分离提纯目标产物，命题落脚点为实验装置和实验仪器的识别、实验操作中的注意事项、有机产物的分离与提纯和产率的计算等。重在考察学生的实验基本操作和对实验过程的熟悉程度，强调学生亲自动手做实验，理解答题，较好检测学生基本实验能力和实验素养，同时本题也注重了对学生接受、吸收、整合化学信息的能力的考察, 对学生的学习品质、思维品质、认知水平及能力要求较高，要求学生具备从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容,并经与已有知识块整合,重组为新知识块的能力。总之，本试题起点高，以有机物的制备为背景，突出能力立意，体现选拔性和导向性；试题的落点和难度适中，立足主干知识，体现基础性和稳定性；重视化学基础实验，要求学生理解实验过程，掌握实验操作，在实验中发展化学学科能力，提升化学素养，体现实践性和探究性。