《高三一轮化学三维设计》跟踪检测（六十二）大题考法（3）——物质制备型综合实验

3.0 envi 2025-02-05 9 4 357.16KB 9 页 3知币
侵权投诉
跟踪检测（六十二）大题考法（3）——物质制备型综合实验
1．(2019·黄冈调研)氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料，其应用已经取得了突破性
的进展。
已知：(ⅰ)氮化镓性质稳定，不与水、酸反应，只在加热时溶于浓碱。
(ⅱ)NiCl2溶液在加热时，先转化为 Ni(OH)2，后分解为 NiO。
(ⅲ)制备氮化镓的反应为 2Ga＋2NH3=====2GaN＋3H2。
某学校化学兴趣小组实验室制备氮化镓，设计实验装置如图所示。
设计实验步骤如下：
① 滴加几滴 NiCl2溶液润湿金属镓粉末，置于反应器内。
② 先通入一段时间的 H2，再加热。
③ 停止通氢气，改通入氨气，继续加热一段时间。
④ 停止加热，继续通入氨气，直至冷却。
⑤ 将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中，充分反应后过滤、洗涤、干燥。
(1)仪器 X中的试剂是____________，仪器 Y的名称是__________。
(2)该套装置中存在的一处明显的错误是___________________________________。
(3)步骤①中选择 NiCl2溶液，不选择氧化镍的原因是____。
a．增大接触面积，加快化学反应速率
b．使镍能均匀附着在镓粉的表面，提高催化效率
c．为了能更好形成原电池，加快反应速率
(4)步骤③中制备氮化镓，则判断该反应接近完成时，观察到的现象是______________
__________________________________________________________。
(5)请写出步骤⑤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作：
________________________________________________________________________。
(6)镓元素与铝同族，其性质与铝类似，请写出氮化镓溶于热的浓 NaOH 溶液的离子方
程式：________________________________________________________________________。
解析：(1)根据题中信息可知，装置 A制取氢气，装置 C制取氨气，液体与固体作用且
不需要加热的条件下制氨气，则仪器 X中的试剂是浓氨水。
(2)过量的氨气进入装置 F与稀硫酸反应，则装置 F中会产生倒吸。
(3)NiCl2溶液在加热时，先转化为 Ni(OH)2，后分解为 NiO，可增大接触面积，加快
Ga 与NiO 制取催化剂 Ni 的化学反应速率；生成的镍能均匀附着在镓粉的表面，提高催化
效率。
(4)步骤③中制备氮化镓，发生的反应为 2Ga＋2NH3=====2GaN＋3H2，过量的氨
气被硫酸迅速吸收，氢气不溶于水，会产生气泡，故反应接近完成时，可观察到装置 F中
几乎不再产生气泡。
(6)可以理解成 GaN 与水反应生成 Ga(OH)3和NH3，虽然很难，但在热的浓 NaOH 溶
液的环境下，NaOH 与Ga(OH)3反应生成 GaO，促进了反应的进行。
答案：(1)浓氨水　球形干燥管
(2)装置 F中会产生倒吸
(3)ab
(4)装置 F中几乎不再产生气泡
(5)取最后一次的洗涤液于试管中，滴加 AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，则证明产品
氮化镓固体已洗涤干净
(6)GaN＋OH－＋H2O=====GaO＋NH3↑
2．己二酸是一种重要的有机二元酸，能够发生成盐反应、酯化反应、酰胺化反应等，
并能与二元胺或二元醇缩聚成高分子聚合物等，是合成尼龙 66 的原料，工业上环己醇用硝
酸氧化可得到己二酸，是典型的氧化还原反应。
相关物理常数：
名称
相对
分子
质量
密度
(20 ℃)
(g·cm－3)
熔点
(℃)
沸点
(℃)
溶解度
S(g/100 g 溶剂)
水乙醇 乙醚
环己醇100 0.96 25.2 161 可溶易溶
己二酸 146 1.36 151 265
可溶(S随温度
降低而减小)
易溶微溶
Ⅰ.己二酸粗产品的制备
操作步骤：装置 C中加入 50 mL 中等浓度的硝酸(过量)，投入沸石，并逐一安装装置
A、装置 B和温度计，磁力搅拌，将溶液混合均匀，并加热到 80 ℃。用装置 A滴加 2滴环己
醇，反应立即开始，温度随即上升到85～90 ℃，从装置 A中小心地逐滴加入环己醇，将
混合物在 85～90 ℃下加热 2～3分钟，共加入 1.000 g 环己醇。
请回答下列问题：
(1)反应需维持温度在85～90 ℃，最好采取________控温；试分析维持温度在85～90
℃的原因：_____________________________________________________________________
___
________________________________________________________________________。
(2)装置右侧烧杯中的 NaOH 溶液的作用是：____________________________________
____________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.己二酸粗产品的提纯及应用
操作流程：趁热倒出装置 C中的产品，在冷水中降温冷却，析出的晶体在布氏漏斗上
进行抽滤，将晶体进行重结晶，再分别用3 mL 冰水和乙醚洗涤己二酸晶体，继续抽滤，
晶体再用 3 mL 冰水洗涤一次，再抽滤。取出产品，干燥后称重，得干燥的己二酸 0.860 g。
请回答下列问题：
(3)相比于普通过滤，抽滤的优点在于______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在抽滤过程中，用冰水洗涤析出的己二酸晶体的原因：________________________
_________________________。
(5)该实验的产率为________%(结果保留 3位有效数字)。
(6)工业上用己二酸与乙二醇反应形成链状高分子化合物，写出化学方程式：________
________________________________________________________________。
解析：(1)反应需维持温度在 85～90 ℃，低于 100 ℃，最好采取水浴控温。维持温度在
85～90 ℃的原因：维持反应速率(或温度过低反应速率慢)，减少 HNO3的分解和挥发(或温
度过高 HNO3分解和挥发)，减少副反应的发生。
(2)在反应中环己醇被氧化，HNO3被还原成氮氧化物，右侧烧杯中的 NaOH 溶液的作
用是吸收 HNO3被还原生成的氮氧化物，防止污染大气。
(3)相比于普通过滤，抽滤的优点在于：减小压强加快过滤速率，减少过滤过程中产品
的变质，得到较干燥的产品。
(4)己二酸中混有环己醇和 HNO3，环己醇易溶于乙醚，己二酸微溶于乙醚，抽滤时用
乙醚洗涤除去环己醇。HNO3易溶于水，己二酸在水中的溶解度随温度降低而减小，用冰水
洗涤析出的己二酸晶体的原因：除去残留的 HNO3，减少己二酸的损失。
(5)n(环己醇)＝1.000 g÷100 g·mol－1＝0.01 mol，理论上生成己二酸物质的量为 0.01
mol ， 生 成 己 二 酸 的 质 量 为 0.01 mol×146 g·mol －1＝1.46 g ， 该 实 验 的 产 率 为
×100%≈58.9%。
(6)己二酸属于二元酸，乙二醇属于二元醇，两者发生缩聚反应形成高分子化合物，反
应的化学方程式为
答案：(1)水浴　维持反应速率，并减少 HNO3的挥发及分解，减少副反应的发生
(2)吸收HNO3被还原生成的氮氧化物，防止污染空气
(3)加快过滤速度，减少过滤过程中产品的变质，得到较干燥的产品
《高三一轮化学三维设计》跟踪检测（六十二）大题考法（3）——物质制备型综合实验.doc

共9页,预览3页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：envi 分类：高中 价格：3知币 属性：9 页 大小：357.16KB 格式：DOC 时间：2025-02-05

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

大联考 高考地理 英语真题 听力 语法填空 石家庄 数学竞赛 读后续写 英语阅读 深圳中学
/ 9
评分 收藏
分享
立即下载
客服
关注