一、高考有机化学实验的考点分析????
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℃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×%。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℃的反应可用沸水浴或蒸汽浴加热。(2)油浴:加热温度在℃-℃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℃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℃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℃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。3、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。4、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。5、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℃的物质时,应该换用空气冷凝管。6、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。7、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。8、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。9、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。10、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。11、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。12、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。13、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。14、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。15、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。来源:化学课外设为星标第一时间收获趣文
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