课题课题2实验室制备化工原料实验室制备化工原料 课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案探究整合应用探究整合应用课课题题2实实验验室室制制备备化化工工原原料料知能优化训练知能优化训练学习目标学习目标学习目标学习目标1.了解乙酸乙酯等有机物的制备原理和实验基本操了解乙酸乙酯等有机物的制备原理和实验基本操作。作。2.了解氨氧化法制备硝酸的基本原理和实验室模拟了解氨氧化法制备硝酸的基本原理和实验室模拟工业生产硝酸的实验操作。工业生产硝酸的实验操作。3.进一步熟悉设计实验方案的基本要求。进一步熟悉设计实验方案的基本要求。一、乙酸乙一、乙酸乙酯的制的制备活活动原理原理1乙乙酸酸乙乙酯是是一一种种非非常常重重要要的的有有机机化化工工原原料料，用用途途十十分分广广泛泛。它它可可作作油油漆漆、黏黏合合剂、人人造造革革、人人造造纤维等等产品品生生产过程程中中的的_，也也可可作作为药品品、有有机机酸酸等等产品品生生产过程程中中的的_；此此外外，乙乙酸酸乙乙酯还可以用来配制多种可以用来配制多种_。课前自主学案课前自主学案自主学自主学习习溶溶剂提取提取剂香精香精催化催化剂乙乙醚(CH3CH2OCH2CH3)乙乙烯思考感悟思考感悟1如何提高乙酸乙如何提高乙酸乙酯的的产量？量？【提提示示】除除了了利利用用浓硫硫酸酸的的吸吸水水性性使使酯化化反反应这个个平平衡衡向向右右移移动外外，在在实验中中我我们还利利用用了了加加热，将将乙乙酸酸乙乙酯蒸蒸出出来来提提高高乙乙酸酸乙乙酯的的产量量。在在实际中中我我们也也可可以以利利用用过量量的的廉廉价价的的乙乙醇醇，来来达达到同到同样的效果。的效果。二、乙酸乙二、乙酸乙酯的制取步的制取步骤1添加原料、添加原料、组装装仪器器在在250 mL干干燥燥的的蒸蒸馏烧瓶瓶中中加加入入15 mL_，一一边振振荡一一边分分批批加加入入15 mL _，混混合合均均匀匀，加加入入12粒粒_，塞塞上上装装有有分分液液漏漏斗斗和和温温度度计的的塞塞子，按如子，按如图所示所示连接装置。接装置。无水乙醇无水乙醇浓硫酸硫酸沸石沸石2乙酸乙乙酸乙酯的制的制备及分离及分离在在 分分 液液 漏漏 斗斗 中中 加加 入入 15 mL_和和 15 mL _，混混合合均均匀匀。将将分分液液漏漏斗斗中中的的混混合合液液滴滴入入_内内34 mL，然然后后加加热，使使瓶瓶中中反反应温温度度控控制制在在110125 之之间，此此时，冷冷凝凝管管口口应有有液液体体流流出出，再再慢慢慢慢滴滴入入其其余余混混合合液液。滴滴加加完完毕后后，继续加加热数分数分钟。至温度升高到。至温度升高到130 时无液体无液体馏出出为止。止。 无水乙醇无水乙醇冰醋酸冰醋酸蒸蒸馏烧瓶瓶3乙酸乙乙酸乙酯粗粗产品的品的纯化化在在馏出出液液中中加加入入_饱和和溶溶液液，直直至至不不再再产生生气气泡泡，用用pH试纸检验酯层呈呈_为止止。将将中中和和后后的的混混合合液液移移入入_，静静置置，分分出出水水层。留留在在分分液液漏漏斗斗中中的的粗粗酯先先用用与与其其体体积相相当当的的_洗洗涤,而而后后用用_洗洗涤。粗粗酯自自分分液液漏漏头_倒倒入入锥形形瓶瓶中中，用用无无水水_干燥干燥约半小半小时。4滤出干燥出干燥剂后称量，后称量，计算算产率。率。Na2CO3中性中性分液漏斗分液漏斗饱和食和食盐水水CaCl2饱和溶液和溶液上口上口硫酸硫酸镁思考感悟思考感悟2下下面面是是分分离离乙乙酸酸乙乙酯、乙乙酸酸和和乙乙醇醇混混合合物物的的实验操作流程操作流程图：在在上上述述实验过程程中中所所涉涉及及的的三三次次分分离离操操作作分分别是是什什么？么？【提提示示】是是分分液液，分分离离出出乙乙酸酸乙乙酯，同同时将将CH3COOH转化化为CH3COONa；是是蒸蒸馏，分离出乙醇；分离出乙醇；是蒸是蒸馏，蒸，蒸馏出乙酸。出乙酸。三、氨氧化法制硝酸活三、氨氧化法制硝酸活动原理原理1硝硝酸酸是是一一种种重重要要的的化化工工原原料料，主主要要用用于于_和和 _， 也也 用用 于于 _、 _、 _、塑塑料料和和合合成成纤维等等产品品的的生生产。其其中中，稀稀硝硝酸酸大大部部分分用用于于制制造造氮氮肥肥等等硝硝酸酸盐；用用浓硝硝酸酸与与苯苯等等芳芳香香族族化化合合物物反反应，可可以以制制得得许多有机多有机产品和中品和中间体。体。化肥生化肥生产炸炸药制造制造染料染料制制药颜料料思考感悟思考感悟3设计实验方案的基本要求是什么？方案的基本要求是什么？【提提示示】(1)科科学学性性实验原原理理、实验操操作作程序和方法必程序和方法必须正确。正确。(2)安安全全性性尽尽量量避避免免使使用用有有毒毒药品品和和进行行具具有有一一定定危危险性性的的实验操操作作，若若必必须使使用用应在在方方案案中中详述述注注意意事事项，以以防防造造成成环境境污染染和和人人身身伤害。害。(3)可可行行性性实验所所选用用的的药品品、仪器器、设备和方法等在中学和方法等在中学现有条件下能有条件下能够得到得到满足。足。(4)简约性性方方案案简单易易行行，应采采用用简单的的实验装装置置，用用较少少的的步步骤和和药品品，并并能能在在较短短的的时间内完成内完成实验。自主体验自主体验1炒炒菜菜时，既既加加酒酒又又加加醋醋，可可使使菜菜变得得味味香香可可口口，原因是原因是()A有有盐类物物质生成生成B有酸有酸类物物质生成生成C有醇有醇类物物质生成生成 D有有酯类物物质生成生成解解析析：选D。因因为醇醇(酒酒)与与酸酸(醋醋)反反应生生成成酯，酯具具有香味。有香味。2制取乙酸乙制取乙酸乙酯的装置正确的是的装置正确的是()解解析析：选A。玻玻璃璃导管管不不能能伸伸入入到到Na2CO3溶溶液液的的液液面面以以下下，否否则会会发生生倒倒吸吸现象象。小小试管管中中蒸蒸出出的的乙乙酸酸乙乙酯不不能能用用NaOH溶溶液液吸吸收收，这样会会造造成成乙乙酸酸乙乙酯的水解。的水解。解解析析：选D。氨氨催催化化氧氧化化过程程中中，最最初初产生生的的NO可可以以进一一步步氧氧化化为NO2；NO2和和最最初初产生生的的H2O反反应，生成硝酸；硝酸和氨气可以生成，生成硝酸；硝酸和氨气可以生成NH4NO3。课堂互动讲练课堂互动讲练1反反应混混合合液液的的加加入入试剂顺序序为乙乙醇醇浓硫硫酸酸乙乙酸酸。这主主要要考考虑到到浓硫硫酸酸与与乙乙醇醇的的混混合合是是一一个个放放热的的过程程。如如果果将将乙乙醇醇加加入入到到浓硫硫酸酸中中的的话，放放出出的的热可可能能使使乙乙醇醇飞溅出出来来而而导致致事事故故。同同时在在滴滴加加过程程中中注注意意不不断断摇动试管管，加加快快散散热，最最后后加加乙乙酸酸时应等等到到混混合合液液冷冷却却后后再再加加入入，这样可可以减小乙酸的以减小乙酸的挥发。乙酸乙酯制备的实验注意事项乙酸乙酯制备的实验注意事项要点一要点一2为防防止止实验过程程中中产生生暴暴沸沸现象象，我我们应该在在试管中加入少管中加入少许碎瓷片或沸石。碎瓷片或沸石。3对反反应物物加加热不不能能太太急急，以以减减小小乙乙醇醇及及乙乙酸酸的的挥发，同，同时也可以减少副反也可以减少副反应的的发生。生。4乙酸乙乙酸乙酯制制备的的实验探究思考探究思考(1)浓硫酸的作用是什么？硫酸的作用是什么？答答：由由于于乙乙酸酸与与乙乙醇醇的的反反应是是一一个个可可逆逆反反应,而而我我们进行行的的是是乙乙酸酸乙乙酯的的制制备。所所以以我我们使使用用浓硫硫酸酸可可以以吸吸收收生生成成的的水水,使使这个个可可逆逆反反应尽尽量量向向右右移移动，同同时使使用用浓硫硫酸酸可可以以加加快快该反反应的的进行行。浓硫硫酸酸的的作作用：用：催化催化剂，吸水吸水剂。(2)饱和和碳碳酸酸钠溶溶液液的的作作用用是是什什么么？能能否否用用NaOH溶溶液代替碳酸液代替碳酸钠溶液？溶液？答答：饱和和碳碳酸酸钠溶溶液液可可以以和和蒸蒸发出出来来的的乙乙酸酸反反应，同同时也也可可以以溶溶解解蒸蒸发出出来来的的乙乙醇醇，而而且且在在碳碳酸酸钠溶溶液液中中乙乙酸酸乙乙酯的的溶溶解解度度将将大大大大降降低低。我我们不不能能用用NaOH溶溶液液代代替替碳碳酸酸钠溶溶液液，因因为NaOH溶溶液液的的碱碱性性要要比比碳碳酸酸钠溶溶液液的的碱碱性性大大得得多多，如如果果我我们使使用用NaOH溶溶液液来来吸吸收收蒸蒸出出的的气气体体的的话，不不仅乙乙酸酸、乙乙醇被吸收，而且乙酸乙醇被吸收，而且乙酸乙酯也会与碱完全反也会与碱完全反应。例例例例1 1 要要制制取取量量较大大且且纯度度较高高的的乙乙酸酸乙乙酯时可用下可用下图所示的方法制取：所示的方法制取：请回答：回答：(1)操操作作A的的烧瓶瓶上上方方使使用用的的冷冷凝凝管管的的作作用用是是_，烧瓶瓶中中应加加入入少少量量沸沸石或碎瓷片，以防止石或碎瓷片，以防止_。(2)操操 作作 振振 荡 分分 液液 漏漏 斗斗 时 的的 具具 体体 操操 作作 是是_。(3)操操作作D中中，当当把把分分液液漏漏斗斗放放到到漏漏斗斗架架上上，放放好好锥形形瓶瓶，静静置置片片刻刻待待溶溶液液分分层后后，应进行行的的操操作作是是_，其目的是其目的是_；分液的目的是分液的目的是_。(4)操操作作E的的温温度度计放放置置_(填填“正正确确”或或“不不正正确确”)；如如果果不不正正确确，则正正确确放放置置方方法法是是_。其其中中符符合合原原子子经济的的生生产工工艺有有_；方方法法中中乙乙酸酸乙乙酯(沸沸点点77.1 )中中混混有有乙乙醇醇(沸沸点点78.2 )应采用什么方法将两者分离采用什么方法将两者分离_。A分分馏B饱和和Na2CO3溶液溶液CCCl4溶液溶液 D分液分液【解解析析】(1)A中中长冷冷凝凝管管的的作作用用应是是冷冷凝凝回回流流，其其目目的的有有两两个个：防防止止反反应物物挥发，防防止止生生成成物物挥发。而而加加入入碎碎瓷瓷片片是是防防止止液液体体暴暴沸沸。(2)萃萃取取振振荡操操作作应一一只只手手压住住分分液液漏漏斗斗口口部部，另另一一只只手手握握住住活活塞部分，倒塞部分，倒转分液漏斗用力振分液漏斗用力振荡，同，同时注意旋注意旋转活活塞放气。塞放气。(3)操作操作D中静置分中静置分层后，后，应分液分液,要将分液漏要将分液漏斗上口活塞打开斗上口活塞打开,其目的是其目的是调节气气压保保证液体下流。而液体下流。而分液分液的目的是除去乙酸乙酯中的杂质。的目的是除去乙酸乙酯中的杂质。(4)蒸馏烧瓶是蒸馏烧瓶是通过蒸馏将液体分离，因此温度计测量的是蒸气的温通过蒸馏将液体分离，因此温度计测量的是蒸气的温度，温度计的水银球的位置应该在蒸馏烧瓶的支管口度，温度计的水银球的位置应该在蒸馏烧瓶的支管口处。处。(5)原子经济是指原料原子经济是指原料100%的利用，显然的利用，显然与与符符合。合。 由于乙酸乙酯与乙醇的沸点相近由于乙酸乙酯与乙醇的沸点相近,故不能采用分故不能采用分馏的方法。同时馏的方法。同时,两者都溶解于两者都溶解于CCl4溶液也不能用其分溶液也不能用其分离。乙酸乙酯与乙醇互溶不能用分液方法分离。由于离。乙酸乙酯与乙醇互溶不能用分液方法分离。由于乙醇是亲水的极性分子易溶解于盐的水溶液，而乙酸乙醇是亲水的极性分子易溶解于盐的水溶液，而乙酸乙酯难溶于盐溶液，故可分离乙酯难溶于盐溶液，故可分离【答案答案】(1)冷凝回流挥发性物质冷凝回流挥发性物质(或防止反应物或防止反应物和生成物挥发和生成物挥发)暴沸暴沸(2)用一只手压住分液漏斗口部，另一只手握住活塞用一只手压住分液漏斗口部，另一只手握住活塞部分，倒转分液漏斗用力振荡，旋转活塞放气部分，倒转分液漏斗用力振荡，旋转活塞放气(3)打开分液漏斗上口活塞打开分液漏斗上口活塞(或旋转瓶塞使凹槽对准或旋转瓶塞使凹槽对准分液漏斗上口的小孔分液漏斗上口的小孔) 保证内外大气相通使溶液保证内外大气相通使溶液顺利流下除去未溶解在乙酸乙酯中的其他物质顺利流下除去未溶解在乙酸乙酯中的其他物质(或或除去下层溶液除去下层溶液)，以便在蒸馏时节约时间和能量，以便在蒸馏时节约时间和能量(4)不正确温度计水银球与蒸馏烧瓶的支管口相平不正确温度计水银球与蒸馏烧瓶的支管口相平(5)、B【规律律方方法法】高高纯度度的的乙乙酸酸乙乙酯制制备，需需要要与与萃萃取取、分分液液及及蒸蒸馏相相联系系。从从生生产工工艺的的研研究究来来看看，无无污染染、原原子子经济、易易于于分分离离是是重重点点发展的方向。展的方向。变式式训练1实验室室用用如如图所所示示的的装装置置制制取取乙乙酸酸乙乙酯。(1)在大试管中配制一定比例的乙醇、乙酸和浓在大试管中配制一定比例的乙醇、乙酸和浓硫酸的混合液的方法是：将硫酸的混合液的方法是：将_，然后轻轻振荡试管，使之混合均匀。然后轻轻振荡试管，使之混合均匀。(2)浓硫酸的作用是：浓硫酸的作用是：_；_。(3)饱和饱和Na2CO3溶液的作用是：溶液的作用是：_。(4)实验生成的乙酸乙酯，其密度比水实验生成的乙酸乙酯，其密度比水_(填填“大大”或或“小小”)，有，有_气味。气味。(5)若实验中温度过高，使反应温度达到若实验中温度过高，使反应温度达到140 左右左右时，副反应的主要有机产物是时，副反应的主要有机产物是_(填物质名称填物质名称)。解解析析：浓H2SO4的的密密度度大大，与与其其它它液液体体混混合合时，一一般般将将浓H2SO4加加入入到到其其它它液液体体中中。浓H2SO4在在有有机机化化学学反反应中中具具有有催催化化作作用用、吸吸水水作作用用。饱和和Na2CO3溶溶液液可可以以除除去去乙乙酸酸乙乙酯中中的的乙乙酸酸和和乙乙醇醇。乙乙醇醇在在浓H2SO4存存在在时不不同同温温度度下下可可能能产生生乙乙烯、乙乙醚等。等。答答案案：(1)浓H2SO4慢慢慢慢倒倒入入乙乙醇醇中中，待待混混合合液液冷却后再加入乙酸冷却后再加入乙酸(2)催化催化剂吸水吸水剂(3)降降低低酯在在水水中中的的溶溶解解度度，除除去去酯中中混混有有的的乙乙酸和乙醇以利于分酸和乙醇以利于分层(4)小水果香小水果香(5)乙乙醚1你将如何你将如何获取氨气？取氨气？说明理由。明理由。答答：氨氨气气的的来来源源：由由氨氨水水提提供供。若若当当场制制备，可可能能会会导致：致：(1)氨气氨气浓度度过高；高；(2)与空气混合不均匀等与空气混合不均匀等问题。氨的催化氧化制硝酸实验探究思考氨的催化氧化制硝酸实验探究思考要点二要点二2气体气体进入硬入硬质玻璃管之前是否要干燥？玻璃管之前是否要干燥？答：答：干燥，防止受干燥，防止受热不均不均导致硬致硬质玻璃管炸裂。玻璃管炸裂。3气气体体从从硬硬质玻玻璃璃管管出出来来进入入到到下下一一仪器器之之前前是是否需要除水和氨气？否需要除水和氨气？答答：需需要要，否否则会会在在氧氧气气瓶瓶中中形形成成硝硝酸酸，影影响响实验现象的象的观察。察。4多余的一氧化氮怎多余的一氧化氮怎样处理？理？答：答：可通入空气使其被氧化循可通入空气使其被氧化循环使用。使用。 如图是工业生产硝酸的流程。如图是工业生产硝酸的流程。合合成成塔塔中中内内置置铁触触媒媒，氧氧化化炉炉中中内内置置PtRh合合金网。金网。请回答下列回答下列问题：例例例例2 2(1)1909年年化化学学家家哈哈伯伯在在实验室室首首次次合合成成了了氨氨。2007年年化化学学家家格格哈哈德德埃埃特特尔尔在在哈哈伯伯研研究究所所证实了了氢气气与与氮氮气气在在固固体体催催化化剂表表面面合合成成氨氨的的反反应过程程，示示意意如如下：下： 分分别表表示示N2、H2、NH3。图表表示示生生成成的的NH3离离开开催催化化剂表表面面，图和和图的的含含义分分别是是_。(3)已已知知：4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)H1266.8 kJmol1，N2(g)O2(g)=2NO(g)H180.5 kJmol1。氨氨催催化氧化的化氧化的热化学方程式化学方程式为_。(4)吸收塔中通入空气的目的是吸收塔中通入空气的目的是_。【思路点思路点拨】解答本解答本题应注意以下两点：注意以下两点：合成氨的反合成氨的反应是可逆反是可逆反应；原料的循原料的循环利用。利用。【解析解析】(1)合成氨反合成氨反应需要需要铁触媒，起催化作用。触媒，起催化作用。(2)设N2、H2的的物物质的的量量分分为a mol、3a mol，反反应的的N2的物的物质的量的量为xN2(g)3H2(g)2NH3(g)起始起始 a 3a 0转化化 x 3x 2x平衡平衡 ax 3a3x 2【规律律方方法法】本本题以以工工业生生产HNO3为背背景景，考考查化化学学基基础知知识，涉涉及及化化学学平平衡衡常常数数、转化化率率的的计算、盖斯定律算、盖斯定律应用等，要注意知用等，要注意知识的的综合运用。合运用。变式式训练2(2011年年北北京京市市东城城区区高高二二质检)制制取取硝硝酸酸铵的流程的流程图如下：如下：请回答下列问题：请回答下列问题：(1)合成氨的原料通常各来自何处？合成氨的原料通常各来自何处？(2)已知已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1。为有效提高氨的产率，实际生产中宜。为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取哪些措施？采取哪些措施？(3)写出氨催化氧化的化学方程式。写出氨催化氧化的化学方程式。PtRh合金网合金网有何作用？为什么有何作用？为什么PtRh合金网未预热也会发热合金网未预热也会发热？(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染？写出反应式。如何消除它们对大气的污染？写出反应式。(5)举出硝酸铵的两种主要用途。解释为什么该用举出硝酸铵的两种主要用途。解释为什么该用途对现代社会非常重要？途对现代社会非常重要？(6)请你为硝酸厂的选址提出合理化建议。请你为硝酸厂的选址提出合理化建议。解解析析：运运用用化化学学反反应速速率率、化化学学平平衡衡原原理理，结合合流流程程图和和涉涉及及反反应的的反反应特特点点，及及化化工工生生产的的实际情况分析解答。情况分析解答。(4)可用碱液吸收氮的氧化物：可用碱液吸收氮的氧化物：NONO22NaOH=2NaNO2H2O。(5)NH4NO3可可作作化化肥肥和和炸炸药。前前者者可可促促使使植植物物生生长，增增加加农作作物物产量量；后后者者可可用用于于军事事、建建设上上制制造造炸炸药，故故该物物质对现代代社社会会的的发展展与与和和平平作作用用重重大。大。(6)厂厂址址的的选择应具具备以以下下有有利利条条件件：原原料料和和产品品运运输方方便便，生生产动力力来来源源充充足足，废物物易易于于处理理，地价地价较便宜等。便宜等。常常见防倒吸装置防倒吸装置1产生倒吸的原因生倒吸的原因(1)气气体体在在液液体体中中的的溶溶解解度度特特别大大，如如HCl、NH3等等气气体体在在水水中中的的溶溶解解度度特特别大大，当当大大量量的的这些些气气体体在在短短时间内内迅迅速速溶溶解解于于水水时，造造成成了了盛盛有有气气体体的的体体系系中中压强强骤减，在大气减，在大气压的作用下出的作用下出现倒吸倒吸现象；象；(2)反反应体体系系的的温温度度降降低低(如如加加热装装置置停停止止加加热时)，其内其内压强强减小，也可以减小，也可以导致倒吸致倒吸现象的象的发生。生。探究整合应用探究整合应用2倒吸的后果倒吸的后果气体制备及性质实验中必须要防止液体的倒吸。倒吸气体制备及性质实验中必须要防止液体的倒吸。倒吸发生的后果是使水或反应液进入气体发生装置或其他发生的后果是使水或反应液进入气体发生装置或其他装置，导致危险事故的发生；热的装置中倒吸入水或装置，导致危险事故的发生；热的装置中倒吸入水或冷的液体时，容易发生装置炸裂的危险事故。冷的液体时，容易发生装置炸裂的危险事故。3常见防倒吸装置及其原理常见防倒吸装置及其原理分分类装置装置简图原理及使用原理及使用实例例隔离式隔离式(1)导气管末端不插入液气管末端不插入液体体(水水)中，中，导气管与液体气管与液体呈隔离状呈隔离状态。可用来吸收。可用来吸收易溶于水的气体易溶于水的气体(2)导气管末端插入溶解气管末端插入溶解度很小的液体中，与溶解度很小的液体中，与溶解度大的液体不直接接触，度大的液体不直接接触，呈隔离状呈隔离状态。可用来吸收。可用来吸收易溶于水的气体易溶于水的气体