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2025届高三化学一轮专题复习讲义(25)
专题六化学实验和化学计算
6-2化学实验的设计与评价(1课时)
【复习目标】
1.能依据实验目的和假设,设计解决简单问题的实验方案,能对实验方案进行评价。
2.能运用实验基本操作实施实验方案,具有安全意识和环保意识。
3.能根据不同类型实验的特点,设计并实施实验。
【重点突破】能对实验方案进行评价,并设计解决简单问题的实验方案
【真题再现】
例1.(2023·辽宁选择考)2-噻吩乙醇(Mr=128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体,其制备方法如下:
Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300mL液体A和4.60g金属钠,加热至钠熔化后,盖紧塞子,振荡至大量微小钠珠出现。
Ⅱ.制噻吩钠。降温至10℃,加入25mL噻吩,反应至钠砂消失。
Ⅲ.制噻吩乙醇钠。降温至-10℃,加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液,反应30min。
Ⅳ.水解。恢复室温,加入70mL水,搅拌30min;加盐酸调pH至4~6,继续反应2h,分液;用水洗涤有机相,二次分液。
Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4,静置,过滤,对滤液进行蒸馏,蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后,得到产品17.92g。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中液体A可以选择________。?
a.乙醇 b.水 c.甲苯 d.液氨
(2)噻吩沸点低于吡咯()的原因是_________________________________。?
(3)步骤Ⅱ的化学方程式为___________________________________________。?
(4)步骤Ⅲ中反应放热,为防止温度过高引发其它副反应,加入环氧乙烷溶液的方法是。?
(5)步骤Ⅳ中用盐酸调节pH的目的是。?
(6)下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是(填名称);加入无水MgSO4的作用为________________________。?
(7)产品的产率为____________(用Na计算,精确至0.1%)。?
解析:(1)步骤I制钠砂过程中,液体A不能和Na反应,而乙醇、水和液氨都能和金属Na反应,故选c。(2)噻吩沸点低于吡咯()的原因是中含有N原子,可以形成分子间氢键,氢键可以使沸点升高。(3)步骤Ⅱ中和Na反应生成2-噻吩钠和H2,化学方程式为2+2Na2+H2↑。(4)步骤Ⅲ中反应放热,为防止温度过高引发副反应,将烧瓶置于冰水浴中,少量多次地滴加环氧乙烷溶液,边加边搅拌,可控制温度。(5)2-噻吩乙醇钠水解生成2-噻吩乙醇的过程中有NaOH生成,用盐酸调节pH的目的是将NaOH中和,使平衡正向移动,增大反应物的转化率。(6)步骤Ⅴ中的操作有过滤、蒸馏,蒸馏的过程中需要直形冷凝管,无需液体回流,不能用球形冷凝管,无需使用的是球形冷凝管、分液漏斗;向有机相中加入无水MgSO4的作用是除去水。(7)步骤Ⅰ中向烧瓶中加入300mL液体A和4.60g金属钠,Na的物质的量为4.60g23g·mol-1=0.2mol,步骤Ⅱ中Na完全反应,根据反应方程式可知,理论上可以生成0.2mol2-噻吩乙醇,产品的产率为
答案:(1)c
(2)中含有N原子,可以形成分子间氢键,氢键可以使沸点升高
(3)2+2Na2+H2↑
(4)将烧瓶置于冰水浴中,少量多次地滴加环氧乙烷溶液,边加边搅拌,可控制温度
(5)将NaOH中和,使平衡正向移动,增大反应物的转化率
(6)球形冷凝管、分液漏斗除去水
(7)70.0%
例2.(2023·江苏高考)实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备MgSO4·H2O,其实验过程可表示为
(1)在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入SO2气体,生成MgSO3,反应为Mg(OH)2+H2SO3===MgSO3+2H2O,其平衡常数K与Ksp[Mg(OH)2]、Ksp(MgSO3)、Ka1(H2SO3)、Ka2(HSO3)的代数关系式为K=;下列实验操作一定能提高氧化镁料吸收SO2效率的有(填序号)。
A.水浴加热氧化镁浆料 B.加快搅拌速率
C.降低通入SO2气体的速率 D.通过多孔球泡向氧化镁浆料中通SO2
(2)在催化剂作用下MgSO3被O2氧化为MgSO4。已知MgSO3的溶解度为0.57g(20℃),O2氧化溶液中SOeq\o\al(2-,3)的离子方程式为;在其他条件相同时,以负载钴的分子筛为催化剂,浆料中MgSO3被O2氧化的速率随pH的变化如图甲所示。在pH=6~8范围内,pH增大
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