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高考有机化学实验的考点、方法分析及应对策略

一、高考有机化学实验的考点分析‍‍‍‍

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:

分析杂质:产生原理及可能混有的杂质;

除杂试剂:所加试剂的作用及目的;

除杂方法:操作顺序、注意事项等细节等。

产品检验:对产品进行产率的计算、是纯度的测定等。

二、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。
常用的控温方式有:水浴加热、冷水浴或冰水浴。 

2、沸石的作用: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。

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。

(2)常压蒸馏装置必须与大气相通。

(3)蒸馏瓶中的物料量应占蒸馏瓶容积的1/3~2/3。

(4)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。

(5)当蒸馏沸点高于140℃的物质时,应该换用空气冷凝管。

6、直形冷凝管和球形冷凝管区别:

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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

三、有机制备实验的应对策略

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;

3、 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。

4、 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。

5、 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。

6、 计算产率:

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%。

7、 实验分析评价的方法,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。

(责任编辑:化学自习室)
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