一轮复习||高考有机化学实验题分析及答题策略

有机制备实验是一类以有机物的制备为载体综合性实验试题。这类题型多以工业生产的真实过程为素材，题目情境新颖、信息量大，内容科学，能体现化学的应用价值，同时考查的落脚点又是高中学生必备的基础知识和基本技能，能很好地考察学生对考试大纲的接受、吸收及整合化学信息的能力。是近几年高考命题的热点，也是我们在高考复习中必须突破的重点和难点。

不过如果能对基本的化学制备及净化原理理解，灵活运用，解决此类问题使是一件很容易的事。

1、有机制备实验的考査方式

要通过选择正确的制备路线和合适的反应装置来制备合成。

由于制备的物质往往是混有过量的反应物及副产物的混合物，还需要通过适当的手段对物质进行分离和提纯，才能得到纯度较高的产品。

2、有机制备实验往往包括两个过程:制备合成和分离纯化。

（1）制备合成过程：

①反应原理：合成路线的选择与评价，可能的副反应控制；

②反应装置：仪器的选择、识别，装置作用分析；

③ 操作顺序：如加料顺序、点火加热顺序、反应条件的控制等。

（2）分离提纯过程：

①分析杂质：产生原理及可能混有的杂质；

②除杂试剂：所加试剂的作用及目的；

③除杂方法：操作顺序、注意事项等细节等。

④产品检验：对产品进行产率的计算、是纯度的测定等。

二、有机制备实验的应对策略

1.了解有机物制备合成的常见实验装置

①发生装置：若所制备的是气体物质，就选用气体发生装置；

②固体或液体物质装置：则需要根据反应条件、反应原料和反应产物的性质等选择合适的发生装置。

如根据反应产物与反应原料的沸点差异，制备装置可以分为两类:

蒸馏装置：一般产物的沸点明显低于反应原料的沸点，可选择蒸馏装置。

如乙酸乙酯的制备，及时地将产物蒸出有利于化学平衡正向移动从而提髙产率；

回流装置：如果产物的沸点高于反应原料的沸点，则多采用回流装置。

如硝基苯的制备，因为有机制备实验往往反应时间长，反应原料易挥发，采用回流装置能减少原料的损失。

装置主要由反应容器和冷凝（管）装置组成。

反应容器：圆底烧瓶、双颈烧瓶或三颈烧瓶等。

冷凝管：直形冷凝管、球形冷凝管、蛇形冷凝管和空气冷凝管。

使用时需要根据用途及反应混合物的沸点高低来选择。

蒸馏：多用直形冷凝管，但当被加热的液体沸点髙于140℃时，可选用空气冷凝管，以免冷凝管通水冷却时导致玻璃温差大而炸裂。

回流：多选用球形冷凝管，其受热面积大，冷凝效果好。若被加热的液体沸点很低或其中有毒性较大的物质时，则可选用蛇形冷凝管，以提高冷却效率。

此外，根据反应的不同，还可在反应容器上装配其他仪器。

如温度计、搅拌器、滴加液体的分液漏斗（或恒压滴液漏斗）、干燥管、分水器等，如果反应中有气体生成，还必须有气体吸收装置。

2. 掌握有机物分离提纯的一般步驟和方法，分析产品中的杂质：

①分析杂质：

制得的产品中的杂质主要有三个来源:

一是未反应完全的原料，包括催化剂；二是生成物中除产物外的其他物质；三是副反应产物。

②液体产物的纯化：

粗分离：

液体产品的提纯往往包括粗分离和精分离两个提纯过程。在粗分离过程中，通常是三个步骤:

第一步水洗，目的是洗去大部分易溶于水的杂质；

第二步无机试剂洗涤，目的是洗去容易与无机试剂反应的杂质，如乙酸乙酯的制备中用饱和如Na₂CO₃溶液洗去乙酸，制取溴苯后加NaOH溶液洗去液溴等；

第三步再水洗，洗去第二步中加入的无机试剂。每一次洗涤后均需分液。

精分离：

一般是在粗分离后，向粗产品中先加干燥剂除去微量水，再蒸馏，收集温度为产物沸点的馏分，即得到较高纯度的产品。

③固体产物的纯化：

固体粗产物可用过滤、重结晶等方法来精制。

要注意掌握并运用过滤、分液、蒸馏、重结晶等物质分离提纯的基本方法。

④计算产率及对实验分析评价的方法：

在计算时，要判断过量与不足，应用不足量的反应物的量代入化学方程式，计算出产物的理论产量：产率=实际产量/ 理论产量×100%。

进行评价时，可以从以下几方面考虑：

①反应原理：

若可逆反应，反应物不可能全部转化成产物；

若有副反应，一部分原料消耗在副反应中。

②实验操作:

在制备反应中，若反应时间不足、温度控制不好或搅拌不够充分等都会引起实验产率降低；

此外，分离和提纯过程中也可能造成较大的损失。

三、有关实验中常用的实验方法：

1、有机化学反应加热方法：

一般不采用明火直接加热，许多有机物易挥发、易燃，容易造成安全问题；另外仪器也容易受热不均匀而破裂。如果要控制加热的温度，增大受热面积，使反应物质受热均匀，避免局部过热而分解，常采用减压蒸馏、或回流，但低沸点易燃物等不适用，最好用适当的热浴加热。

(1)水浴：适用于加热温度不超过100℃的反应可用沸水浴或蒸汽浴加热。

(2)油浴：加热温度在100℃－250℃时，可用油浴。常用的油类有液体石蜡、植物油、硬化油、硅油和真空泵油，后两者在250℃以上时仍较稳定。

(3)砂浴：当加热温度必须达到数百度以上时，往往使用砂浴。

(4)熔盐浴：当反应温度在几百度以上时，也可采用熔盐浴加热。熔盐在700℃以下是稳定的，但使用时必须小心，防止溅到皮肤上造成严重的烧伤。

(5)电热套：电热套加热已成为实验室常用的加热装置。尤其在加热和蒸馏易燃有机物时，由于它不是明火，因此具有不易引起着火的优点，热效率也高。加热温度可通过调压器控制，最高温度可达400℃左右。

2、沸石的作用：

沸石就是未上釉的瓷片敲碎而成的小粒。它上面有很多毛细孔，当液体加热时，能产生细小的气泡，成为沸腾中心。这样可以防止液体加热时产生过热现象，防止暴沸，使沸腾保持平稳。

一般加热回流、蒸馏、分馏、水蒸汽发生器产生水蒸汽都需要加沸石。但减压蒸馏、水蒸气蒸馏、电动搅拌反应不需要加沸石。

如果事先忘了加沸石，决不能在液体加热到沸腾时补加。因为这样会引起剧烈暴沸，使液体冲出瓶外，还容易发生着火事故。故应该在冷却一段时间后再补加。

2、无水CaCl₂等有机干燥剂：

由于醇、酚、胺类物质能与CaCl₂形成络合物，故无水CaCl₂不能干燥这些物质。由于工业CaCl₂中含有氢氧化钙和氧化钙，故也不能干燥酸类物质。

3、冷凝回流装置：

在室温下反应速度很慢或难以进行，为了使反应尽快地进行，常常需要使反应物质较长时间保持沸腾。在这种情况下，就需要使用回流冷凝装置，使蒸气不断地在冷凝管内冷凝后返回反应器中，以防止反应瓶中的物料逃逸损失。

回流装置一般用球形冷凝管，自下而上通冷却水，水流速度不必很快。物料加量一般约占反应瓶容量的1/3至1/2，最多不超过2/3。

4、蒸馏装置构造、安装及注意事项：

蒸馏装置主要包括蒸馏烧瓶、蒸馏头、温度计、直形冷凝管、接液管和接受瓶。

安装时注意事项：

(1)一般的安装顺序是自下而上，从左到右安装。先固定热源的高度，以它为基准，再顺次安装其它仪器。

(2)不允许铁夹子直接夹玻璃仪器，应在夹子上衬垫橡皮、石棉等，以防止夹破仪器。

(3)常压蒸馏装置必须与大气相通。

(4)蒸馏瓶中的物料量应占蒸馏瓶容积的1/3～2/3。

(5)温度计安装的标准高度是：水银球的上端应与蒸馏头支管的下沿在一条水平线上。

(6)一般蒸馏时，要加沸石。在一次持续蒸馏时，沸石一直有效；一旦中途停止沸腾或蒸馏，原有沸石即失效，再次加热蒸馏时，应补加新沸石。如果事先忘了加沸石，决不能在液体加热到沸腾时补加。因为这样会引起剧烈暴沸，使液体冲出瓶外，还容易产生着火事故。故应该在冷却一段时间后再补加。

(7)蒸馏的产品如果没干燥彻底，会有前馏分，应另瓶接收，接收产品的瓶子应事先称重。

(8)当蒸馏沸点高于140℃的物质时，应该换用空气冷凝管。

5、萃取分液注意事项：

洗涤和萃取时注意事项：

(1)分液漏斗在长期放置时，为防止盖子的旋塞粘接在一起，一般都衬有一层纸。使用前，要先去掉衬纸，检查盖子和旋塞是否漏水。如果漏水，应涂凡士林后，再检验，直到不漏才能用。涂凡士林时，应在旋塞上涂薄薄一层，插上旋转几周；但孔的周围不能涂，以免堵塞孔洞。

(2)萃取时要充分振摇，注意正确的操作姿势和方法。

(3)振摇时，往往会有气体产生，要及时放气。

(4)分液时，下层液体应从旋塞放出，上层液体应从上口倒出。

(5)分液时，先把顶上的盖子打开，或旋转盖子，使盖子上的凹缝或小孔对准漏斗上口颈部的小孔，以便与大气相通。

(6)在萃取和分液时，上下两层液体都应该保留到实验完毕。以防止操作失误时，能够补救。

(7)分液漏斗用毕，要洗净，将盖子和旋塞分别用纸条衬好。

6、分液漏斗和滴液漏斗的区别：

分液漏斗主要用于分离和萃取液体有机物质。而滴液漏斗主要用于反应时滴加反应物料。滴液漏斗分为球形滴液漏斗和恒压滴液漏斗。球形滴液漏斗的旋塞下面有一个小玻璃泡，通过它可以观察和控制滴加速度。恒压滴液漏斗适用于滴加低沸点易挥发、不能与空气接触的物料。

7、直形冷凝管和空气冷凝管区别：

直形冷凝管主要用于蒸馏；球形冷凝管主要用于回流，它的内夹层为球状，增加了冷却的面积。但不能用于蒸馏，因为在小球部会残留物料。

8、蒸馏和分馏的区别：

普通蒸馏法只能分离液体和不挥发的物质、或混合物中各组分沸点相差较大的液体。如果混合物中各组分的沸点相差不太大，用普通蒸馏法就难以分开，这时就需要用分馏方法进行分离。

分馏的原理就是在分馏柱中进行多次气化和冷凝，相当于进行多次的蒸馏，而把各组分分开。分馏的效率视分馏柱的类型和高度而定。目前，最精密的分馏设备能把沸点相差1－2℃的混合物分开。

9、测定有机化合物熔点的目的：

测定有机化合物熔点的目的是初步鉴定有机化合物，并能初步判断其纯度。因纯度越高，距标准值越接近，熔程越小。

10、重结晶原理：

固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有关，一般温度升高，溶解度增大。若把样品溶解在热溶剂中达到饱和，冷却时由于溶解度的降低，溶液变成过饱和而析出晶体。利用溶剂对被提纯物质和杂质的溶解度不同，可使被提纯物质从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分仍留在溶液中，从而达到提纯的目的。

11、乙酸乙酯制备时提高产率的措施：

让乙醇过量，边反应边蒸出反应生成的酯和水，使平衡向右移动。

12、粗乙酸乙酯纯化：

分别用饱和Na₂CO₃溶液洗涤除去乙酸、饱和食盐水洗涤残余的Na₂CO₃、饱和CaCl₂溶液洗涤除去乙醇、无水硫酸镁干燥除去残余的水。

13、升华法纯化固体物质满足条件及特点：

被升华的物质只有在其熔点温度以下具有相当高的蒸气压(高于2.67KPa)，才可用升华法纯化。升华可除去不挥发的杂质，常可得到较高纯度的产物，但其操作时间长，损失也较大，在实验室里只适用于较少量物质的纯化。

14、减压蒸馏适用物质：

减压蒸馏特别适用于那些在常压蒸馏时，未达到沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质的纯化。也适应于那些沸点较高，常压不容易蒸出的物质的蒸馏。

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