2020年高考化学三轮冲刺要点突破讲练 专题07 有机实验

07 有机实验

【难点突破】

有机实验解题模板：

第一步：明确实验目的，分析制备原理；(这要求熟练地掌握课本基础实验，下面列举常考的有机实验)

第二步：确定制备实验的装置；（根据反应物的性质和反应所需条件选择合适的反应装置，并控制好反应温度：比如水浴、油浴加热等）

第三步：杂质分析及除杂装置的设计和选取；（要求熟练掌握并能够灵活运用分液、蒸馏、洗气、渗析、盐析等分离提纯基础实验方法）

第四步：产品性质的检验和验证；（要求熟练掌握有机物的性质和官能团的性质，熟记反应现象）

第五步：产率或转化率的计算。（利用有机方程式以及题中所给关系式进行计算，注意考虑损耗）

下面先列举主要的、常考的有机实验和典型的例题，再列举官能团的性质。

一、常考的有机实验

1.甲烷的取代反应

实验：取一个100mL的集气瓶（或量筒），用排水的方法先后收集20mLCH4和80mLCl2，放在光亮的地方（注意：不要放在阳光直射的地方，以免引起爆炸），等待片刻，观察发生的现象。

现象：可观察到混合气体颜色变浅，气体体积缩小，量筒壁上出现油状液体 ，量筒内饱和食盐水液面 上升 ，可能有晶体析出【生成的HC溶于饱和食盐水】

解释： 生成卤代烃

【典例1】（2018·全国卷Ⅱ）实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。

光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　　)

【解析】 甲烷与氯气在光照条件下发生反应：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。黄绿色的氯气参加了反应，逐渐减少，生成无色的气体，因此试管内气体颜色逐渐变浅；反应生成的HCl极易溶于水，使试管内气体压强减小，因此试管内液面上升；生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为无色油状液体，附着在试管壁上，因此试管壁上出现油状液滴；生成的HCl气体遇到水蒸气溶解生成盐酸小液滴，形成白雾，因此试管中有少量白雾。综合上述现象，答案选D项。

【答案】 D

2、石油的分馏

（1）原理：利用加热将溶液中不同沸点的组分分离。

仪器：蒸馏烧瓶，酒精灯，冷凝管，锥形瓶，铁架台，温度计，牛角管。

（2）注意事项：(1)蒸馏烧瓶保持干燥，加热需垫石棉网。

（3）在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸。

（4）蒸馏烧瓶中所盛放液体占总体积的～，最多不超过。

（5）温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处。

（6）冷凝管中冷却水从下口进，从上口出。

（7）加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点。

（8）命题角度：(1)温度计水银球位置、冷凝管中冷却水方向。(2)蒸馏原理应用。

3.乙烯的性质实验

（1）现象：乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色（氧化反应）（检验）

乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色（加成反应）（检验、除杂）

（2）乙烯的实验室制法：

 反应原料：乙醇、浓硫酸

①反应原理：CH3CH2OH CH2＝CH2↑ + H2O 

         副反应：2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3 + H2O

         C2H5OH + 6H2SO4（浓）6SO2↑+ 2CO2↑+ 9H2O

②浓硫酸：催化剂和脱水剂。

③碎瓷片，以防液体受热时暴沸；石棉网加热，以防烧瓶炸裂。

④实验中要通过加热使无水酒精和浓硫酸混合物的温度迅速上升到并稳定于170℃左右。（不能用水浴）

⑤温度计要选用量程在200℃～300℃之间的为宜。温度计的水银球要置于反应物的中央位置，因为需要测量的是反应物的温度。

⑥在制取乙烯的反应过程中浓硫酸易将乙醇氧化，最后生成CO2、CO、C等(因此试管中液体变黑)，而硫酸本身被还原成SO2。故乙烯中混有SO2、CO2。

⑦必须注意乙醇和浓硫酸的比例为1:3，且需要的量不要太多，否则反应物升温太慢，副反应较多，从而影响了乙烯的产率。使用过量的浓硫酸可提高乙醇的利用率，增加乙烯的产量。

4、乙炔的实验室制法：

（1）反应方程式：CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2（注意不需要加热）

（2）发生装置：固液不加热（不能用启普发生器）

（3）得到平稳的乙炔气流：①常用饱和食盐水代替水（减小浓度，减缓反应速率） ②分液漏斗控制流速

（4）生成的乙炔有臭味的原因：夹杂着H2S、PH3等特殊臭味的气体，可用CuSO4溶液或NaOH溶液除去杂质气体

（5）反应装置不能用启普发生器而改用广口瓶和分液漏斗，原因如下：①反应放出的大量热，启普发生器受热不均而炸裂；②反应后生成的石灰乳是糊状，可夹带少量CaC2进入启普发生器底部，堵住球形漏斗和底部容器之间的空隙，使启普发生器失去作用。

（6）乙炔使溴水或酸性KMnO4溶液褪色的速度比较乙烯,是快还是慢,为何?

乙炔慢，因为乙炔分子中叁键的键能比乙烯分子中双键键能大，难断裂。  

【典例2】（2016·天津）下列选用的仪器和药品能达到实验目的是（　　）

A．A              B．B               C．C         D．D

【解析】 A．反应大量放热。会损坏启普发生器；生成的氢氧化钙是糊状物。会堵塞反应容器，使水面难以升降；电石与水反应很剧烈，应选用分液漏斗，以便控制水的流速；为了获得平稳的乙炔气流，可用饱和食盐水代替水，故A错误；B．蒸馏时接收馏分的锥形瓶不能用塞子塞，否则锥形瓶中气压过大会导致安全事故，故B错误；C．HCl能和亚硫酸氢钠反应生成二氧化硫，从而除去HCl，故C正确；D．重铬酸钾具有强氧化性，能氧化橡胶而不能用碱式滴定管，应该用酸式滴定管，故D错误；故选C。

【答案】 C

5、苯的溴代

（1）方程式：

原料：液溴(不能用溴水，不用加热)加入铁粉起催化作用，但实际上起催化作用的是FeBr3 。

现象：剧烈反应，三颈瓶中液体沸腾，红棕色气体充满三颈烧瓶。导管口有棕色油状液体滴下，锥形瓶中产生白雾。

（2）加入顺序：苯→溴→铁。

（3）伸出烧瓶外的导管要有足够长度，其作用是导气 、冷凝（以提高原料的利用率和产品的收率）。

（4）导管未端不可插入锥形瓶内水面以下，因为_HBr气体易溶于水，防止倒吸（尾气吸收，防止污染空气）。

（5）反应后的产物是什么？如何分离？纯净的溴苯是无色的液体，而烧瓶中液体倒入盛有水的烧杯中，烧杯底部是油状的褐色液体，这是因为溴苯溶有溴的缘故。除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液，振荡，再用分液漏斗分离。分液后再蒸馏便可得到纯净溴苯（分离苯）

（6）导管口附近出现的白雾，是溴化氢遇到空气中的水蒸气形成的氢溴酸小液滴。

探究：如何验证该反应为取代反应？ 验证卤代烃中的卤素

①取少量卤代烃置于试管中，加入NaOH溶液；②加热试管内混合物至沸腾；

③冷却，加入稀硝酸酸化；④加入硝酸银溶液，观察沉淀的颜色。

实验说明：

①加热煮沸是为了加快卤代烃的水解反应速率，因为不同的卤代烃水解难易程度不同。

②加入硝酸酸化，一是为了中和过量的NaOH，防止NaOH与硝酸银反应从而对实验现象的观察产生影响；二是检验生成的沉淀是否溶于稀硝酸。

【典例3】（2019·全国卷I）实验室制溴苯的装置如下图所示，关于实验操作或叙述错误的是（   ）

A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需打开K

B．实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色

C．装置c中Na2CO3的作用是吸收HBr

D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯。

【解析】 溴苯常温下为液体，反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、分液，得到无色的溴苯。

【答案】 D

6、苯的硝化反应（性质）

注意：纯硝基苯是无色，密度比水大，具有苦杏仁味的油状液体。

反应装置：大试管、长玻璃导管、温度计、烧杯、酒精灯等

实验室制备硝基苯的主要步骤如下：

①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混和酸，加入反应器中。

（注意：浓H2SO4在此反应中作用：催化剂，吸水剂）

②向室温下的混和酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混和均匀。【滴加顺序：浓硝酸→浓硫酸→冷却到50-60C→加入苯】

③在50-60℃（水浴加热）下发生反应，直至反应结束。

④除去混和酸后，粗产品依次用蒸馏水和5％NaOH溶液洗涤（洗涤的目的是除去混合酸），最后再用蒸馏水洗涤。

⑤将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。

7、乙醇与钠的反应

实验现象：乙醇与钠发生反应，有气体放出，用酒精灯火焰点燃气体，有“噗”的响声，证明气体为氢气。向反应后的溶液中加入酚酞试液，溶液变红。但乙醇与钠反应没有水与钠反应剧烈。

8、乙醇的催化氧化

实验：把一端弯成螺旋状的铜丝在酒精灯火焰加热，看到铜丝表面变黑，生成CuO迅速插入盛乙醇的试管中，看到铜丝表面变红；反复多次后，试管中生成有刺激性气味的物质（乙醛），反应中乙醇被氧化，铜丝的作用是催化剂 。

9、乙醛的银镜反应

（1）反应原料：2%AgNO3溶液、2%稀氨水、乙醛稀溶液

（2）反应原理： CH3CHO +2Ag（NH3）2OH CH3COONH4 + 2Ag↓+ 3NH3 +H2O

（3）反应装置：试管、烧杯、酒精灯、滴管

银氨溶液的配置：取一支洁净的试管，加入1mL2%的硝酸银，然后一变振荡，一边滴入2%的稀氨水，直到产生的沉淀恰好溶解为止。（注意：顺序不能反）

（4）注意事项：

①配制银氨溶液时加入的氨水要适量，不能过量，并且必须现配现用，不可久置，否则会生成容易爆炸的物质。

②实验用的试管一定要洁净，特别是不能有油污。

③必须用水浴加热，不能在火焰上直接加热（否则会生成易爆物质），水浴温度不宜过高。

④如果试管不洁净，或加热时振荡，或加入的乙醛过量时，就无法生成明亮的银镜，而只生成黑色疏松的沉淀或虽银虽能附着在试管内壁但颜色发乌。

⑤实验完毕，试管内的混合液体要及时处理，试管壁上的银镜要及时用少量的硝酸溶解，再用水冲洗。

能发生银镜的物质：有醛基（比如各种醛，以及甲酸某酯等)

10、与新制Cu(OH)2反应:乙醛被新制的Cu（OH）2氧化

（1）反应原料：10%NaOH溶液、2%CuSO4溶液、乙醛稀溶液

（2）反应原理：CH3CHO + 2Cu（OH）2CH3COOH + Cu2O↓+ 2H2O

（3）反应装置：试管、酒精灯、滴管

（4）注意事项：

①本实验必须在碱性条件下才能成功。

②Cu（OH）2悬浊液必须现配现用，配制时CuSO4溶液的质量分数不宜过大，且NaOH溶液应过量。若CuSO4溶液过量或配制的Cu（OH）2的质量分数过大，将在实验时得不到砖红色的Cu2O沉淀（而是得到黑色的CuO沉淀）。

用途：这个反应可用来检验醛基；医院可用于葡萄糖的检验。

11、乙酸和乙醇的酯化反应：

（1）试剂：乙醇、乙酸、浓H2SO4、饱和Na2CO3溶液

（2）反应原理:

注意事项：①先加乙醇，再加浓硫酸和乙酸的混合液(浓硫酸不能最先加入)；②低温加热小心均匀的进行，以防乙酸、乙醇的大量挥发和液体剧烈沸腾；③导气管末端不要插入饱和Na2CO3液体中，以防液体倒吸；④浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂。

（3）用饱和Na2CO3溶液吸收主要优点：

①吸收乙酸，便于闻出(到)乙酸乙酯的香味。

②溶解乙醇。

④降低乙酸乙酯的溶解度，分层，观察乙酸乙酯。

（4）命题角度：加入药品顺序、导管位置、饱和Na2CO3溶液的作用、运用化学平衡提高乙酸乙酯转化率的措施。

【典例4】在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中，下列操作未涉及的是(　　)

【解析】 A是制备乙酸乙酯的操作，B是收集乙酸乙酯的操作，C是分离乙酸乙酯的操作。D是蒸发操作，在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中未涉及。

【答案】 D

12、溴乙烷的水解 

（1）反应原料：溴乙烷、NaOH溶液

（2）反应原理：CH3CH2Br + H2O CH3CH2OH + HBr

注意：（1）几点说明：①溴乙烷在水中不能电离出Br-，是非电解质，加AgNO3溶液不会有浅黄色沉淀生成。

②溴乙烷与NaOH溶液混合振荡后，溴乙烷水解产生Br-，但直接去上层清液加AgNO3溶液主要产生的是Ag2O黑色沉淀，无法验证Br-的产生。

③水解后的上层清液，先加稀硝酸酸化，中和掉过量的NaOH，再加AgNO3溶液，产生浅黄色沉淀，说明有Br-产生。

13、油脂的皂化反应

（1）乙醇的作用：既能溶解NaOH，又能溶解油脂，使反应物溶为均匀的液体。 

（2）油脂已水解完全的现象是不分层 。

（3）食盐的作用：使肥皂发生凝聚而从混合液中析出，并浮在表面。

14、酚醛树脂的制取

（1）原理：

①浓盐酸的作用：催化剂 ；②导管的作用：起空气冷凝管的作用——冷凝回流；③反应条件：浓HCl、沸水浴。④生成物的色态：白色胶状物质 ⑤生成物应用酒精浸泡数分钟后再清洗。

（2）反应类型：缩聚

15、蔗糖水解及水解产物的检验

（1）实验：这两支洁净的试管里各加入20％的蔗糖溶液1mL，并在其中一支试管里加入3滴稀硫酸（1:5）。把两支试管都放在水浴中加热5min。然后向已加入稀硫酸的试管中加入NaOH溶液，至溶液呈碱性。最后向两支试管里各加入2mL新制的银氨溶液，在水浴中加热3min~5min，观察现象。

（2）现象与解释：蔗糖不发生银镜反应，说明蔗糖分子中不含醛基，不显还原性。蔗糖在稀硫酸的催化作用下发生水解反应的产物具有还原性。

（3）关键操作：用NaOH中和过量的H2SO4 。

16、淀粉的水解及水解进程判断

实验进程验证：（实验操作阅读必修2）

①如何检验淀粉的存在？碘水

②如何检验淀粉部分水解？变蓝、砖红色沉淀

③如何检验淀粉已经完全水解？不变蓝、砖红色沉淀

17、氨基酸与蛋白质

（1）氨基酸的检验

茚三酮中加入氨基酸，水浴加热，呈蓝色

（2）蛋白质的盐析与变性

①盐析是物理变化，盐析不影响蛋白质的活性，因此可用盐析的方法来分离提纯蛋白质。常见加入的盐是钾钠铵盐的饱和溶液。

②变性是化学变化，变性是一个不可逆的过程，变性后的蛋白质不能在水中重新溶解，同时也失去了生理活性。

（3）蛋白质的颜色反应

颜色反应：硝酸与蛋白质反应，可以使蛋白质变黄。这称为蛋白质的颜色反应，常用来鉴别部分蛋白质，是蛋白质的特征反应之一。 蛋白质的颜色反应：某些蛋白质跟浓硝酸作用呈黄色，有这种反应的蛋白质分子一般都存在苯环。

结果：失去生理活性。               

二、官能团的性质      

1.与H2反应：碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基、羰基；

2.与X2反应：烷烃、苯及同系物；

3.与Na反应：醇羟基、酚羟基、羧基；

4.与NaOH反应：卤代烃、酚羟基、羧基、酯基；

5.与Na2CO3反应：羧基、酚羟基；

6.与NaHCO3反应：羧基；

7.与酸性KMnO4反应：碳碳双键、碳碳三键、苯及同系物（苯环相连碳上有氢）、醇羟基（羟基相连碳上有氢）、酚羟基、醛基；

8.与氢氧化铜悬浊液和银氨溶液反应：醛类、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖。