《2025年学霸高考黑题化学人教版》

经典真题 2 有机反应流程类
(2025·云南，16，14 分)三氟甲基亚磺酸锂(Mᵣ = 140)是我国科学家通过人工智能设计开发的一种锂离子电池补锂剂，其合成原理如下：

实验步骤如下：
Ⅰ. 向 A 中加入 3.5 g NaHCO₃、5.2 g Na₂SO₃ 和 20.0 mL 蒸馏水，搅拌下逐滴加入 2.1 mL(3.3 g)三氟甲磺酰氯(Mᵣ = 168.5)，有气泡产生(装置如图，夹持及加热装置省略)。80℃下反应 3 h 后，减压蒸除溶剂得浅黄色固体。
Ⅱ. 向上述所得固体中加入 10.0 mL 四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水 Na₂SO₄，振荡，抽滤、洗涤。将所得滤液减压蒸除 THF，得黏稠状固体。加入适量乙醇进行重结晶。
Ⅲ. 将所得三氟甲基亚磺酸钠和 3.0 mL THF 加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，析出白色固体。抽滤、洗涤。
Ⅳ. 将滤液转入圆底烧瓶中，加入 2.0 mL 蒸馏水和过量 LiOH。室温搅拌反应 1 h 后，减压蒸除溶剂，得粗产品。加入适量乙醇进行重结晶，得产品 1.1 g。
已知：THF 是一种有机溶剂，与水以任意比互溶。
回答下列问题：
(1)仪器 A 的名称为三颈烧瓶，冷凝管中冷却水应从b(填“b”或“c”)口通入。
(2)步骤Ⅰ反应中有气泡产生，其主要成分为二氧化碳。
(3)步骤Ⅱ中第一次洗涤的目的是将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中,提高产率。
(4)步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为$F_3C-\underset{\underset{ONa}{\left|\right.}}{S}-OH+HCl\xrightarrow{THF}F_3C-\underset{\underset{OH}{\left|\right.}}{S}-OH+NaCl$，判断加入浓盐酸已足量的方法为取少量上层清液于小试管中，滴加浓盐酸，若无白色沉淀，则浓盐酸已足量。
(5)步骤Ⅳ中加入蒸馏水的作用是作为溶剂，溶解后加快反应速率。
(6)三氟甲基亚磺酸锂的产率为$\frac{1.1×168.5}{140×3.3}×100\%$(列出计算式即可)。

答案： 经典真题2
(1)三颈烧瓶　b　
(2)二氧化碳　
(3)将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中,提高产率　
(4)$F_3C-\underset{\underset{ONa}{\left|\right.}}{S}-OH+HCl\xrightarrow{THF}F_3C-\underset{\underset{OH}{\left|\right.}}{S}-OH+NaCl$ 取少量上层清液于小试管中，滴加浓盐酸，若无白色沉淀，则浓盐酸已足量　
(5)作为溶剂，溶解后加快反应速率
(6)$\frac{1.1×168.5}{140×3.3}×100\%$
解题思路
实验目的:合成三氟甲基亚磺酸锂
实验流程:
实验步骤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　实验原理
I.向A中加入3.5 g $NaHCO_3$、5.2 g $Na_2SO_3$和20.0 mL蒸馏水，搅拌下逐滴加入2.1 mL(3.3 g)三氟甲磺酰氯($M_{r}=168.5$)，有气泡产生。80 ℃下反应3 h后，减压蒸除溶剂得浅黄色固体
①反应生成三氟甲基亚磺酸钠、$Na_2SO_4$和HCl
②$NaHCO_3+HCl=NaCl+H_2O+CO_2\uparrow$，所以有气泡产生
II.向上述所得固体中加入10.0 mL四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水$Na_2SO_4$，振荡，抽滤、洗涤。将所得滤液减压蒸除THF，得黏稠状固体。加入适量乙醇进行重结晶。
①加入无水$Na_2SO_4$可促进$Na_2SO_4$结晶析出，振荡，抽滤，除去硫酸钠
②洗涤可将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率
III.将所得三氟甲基亚磺酸钠和3.0 mL THF加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，析出白色固体。抽滤、洗涤。
IV.将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0 mL蒸馏水和过量LiOH。室温搅拌反应1 h后，减压蒸除溶剂，得粗产品。加入适量乙醇进行重结晶，得产品1.1 g。
解析:
(1)中间为冷凝管，为了提高冷凝效果，冷却水从b口通入,c口流出。
(4)反应析出白色固体，所以判断加入盐酸已足量的方法为:取少量上层清液于小试管中，滴加浓盐酸,若无白色沉淀，则浓盐酸已足量。
(6)已知向A中加入3.5 g $NaHCO_3$、5.2 g $Na_2SO_3$和2.1 mL(3.3 g)三氟甲磺酰氯($M_{r}=168.5$)，三氟甲磺酰氯量不足，以三氟甲磺酰氯计算理论产量为$\frac{140×3.3}{168.5} g$，三氟甲基亚磺酸锂的产率为$\frac{1.1×168.5}{140×3.3}×100\%$。

(2025·贵州铜仁二模)环己酮( )微溶于水，易溶于乙醚，是制造尼龙、己二酸的主要中间体。实验室常用环己醇( )和过量 NaClO 溶液制备环己酮，具体步骤如下：
Ⅰ. 环己酮的制备
①向 250 mL 三颈烧瓶中加入 8.00 g 环己醇和 20 mL 冰醋酸，在 35℃恒温条件下边搅拌边逐滴加入足量的 NaClO 溶液。
②充分反应后，加入适量的饱和 NaHSO₃ 溶液，再加入 50 mL 水，进行水蒸气蒸馏，收集馏出液，装置如图所示(夹持和加热装置已省略)。
Ⅱ. 环己酮的纯化
③在搅拌条件下，向馏出液中分批加入足量 Na₂CO₃ 固体后，加入精盐，静置，用分液漏斗分离出有机相。
④水层用乙醚萃取 2 次，合并有机相和醚萃取液。
⑤加入无水硫酸镁，静置，过滤，将滤液分离提纯，获得 5.88 g 产品。
请回答下列问题：
(1)图中仪器 a 的名称为(直形)冷凝管，制备环己酮时采用的加热方法为水浴加热。
(2)写出步骤①中生成环己酮的化学方程式：$ +NaClO\xrightarrow[冰醋酸]{ }+H_2O+NaCl$。
(3)水蒸气蒸馏时，直形玻璃管的作用是起到压力指示和安全保护的作用(答案合理即可)。
(4)向馏出液中加入 Na₂CO₃ 固体的目的是除去馏出液中的酸性物质。
(5)若缺失步骤④，对实验结果产生的影响是环己酮产率降低(答案合理即可)。
(6)步骤⑤中将滤液分离提纯的方法为蒸馏或分馏，环己酮的产率为75%。

答案： 巩固训练1
(1)(直形)冷凝管　水浴加热　
(2)$ +NaClO\xrightarrow[冰醋酸]{ }+H_2O+NaCl$ 　
(3)起到压力指示和安全保护的作用(答案合理即可)　
(4)除去馏出液中的酸性物质　
(5)环己酮产率降低(答案合理即可)　
(6)蒸馏或分馏　75%
解题思路
制备环己酮的原理为$ +NaClO\xrightarrow[冰醋酸]{ }+H_2O+NaCl$，用亚硫酸氢钠除剩余次氯酸钠，向反应混合物中加入50 mL水，进行水蒸气蒸馏，馏出液中分批加入无水$Na_2CO_3$，至反应液呈中性，中和后的溶液加入精盐使之饱和，减小环己酮的溶解度，分液法分离出有机相，有机相用无水$MgSO_4$干燥后过滤，蒸馏得产品环己酮。
解析:
(3)直形玻璃管与空气连通，主要起到压力指示和安全保护的作用。
(4)$Na_2CO_3$能够与酸反应，故加入$Na_2CO_3$固体的目的是除去馏出液中的酸性物质。
(5)步骤④是用无水乙醚萃取水相中残留的少量产品，若缺少此步骤，导致环己酮产率降低。
(6)8.00 g环己醇理论上得到环己酮的质量为$\frac{8.0×98}{100} g=7.84 g$，则环己酮的产率为$\frac{5.88 g}{7.84 g}×100\%=75\%$