基于“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)

趙均娜 王民會(huì)

有機(jī)化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題通常以有機(jī)化合物的制備（合成）為情境素材和知識(shí)載體，考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。實(shí)驗(yàn)一般分三個(gè)階段：有機(jī)物的制備，產(chǎn)品的分離提純，產(chǎn)品產(chǎn)率或純度的計(jì)算。筆者從教材人手研究高考題，通過深入分析和思考，建構(gòu)出固態(tài)（常溫）有機(jī)產(chǎn)品和液態(tài)有機(jī)產(chǎn)品分離提純的模型，體現(xiàn)了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科素養(yǎng)，希望對有機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)有所幫助。

一，固態(tài)有機(jī)產(chǎn)品分離提純模型建構(gòu)

近幾年高考題考查固態(tài)有機(jī)物的制備，以苯甲酸及苯甲酸的衍生物為主，從結(jié)構(gòu)上分析，均含有羧基，能與堿或弱酸鹽反應(yīng)，生成的鹽在水中的溶解度較大。在制備和分離提純過程中，可運(yùn)用此性質(zhì)達(dá)到制備和分離提純的目的。

1.依托教材實(shí)驗(yàn)，建構(gòu)模型。

【教材實(shí)驗(yàn)】苯甲酸的重結(jié)晶。

將粗苯甲酸1 g加到100 mL的燒杯中，再加入50 mL蒸餾水，在石棉網(wǎng)上邊攪拌邊加熱，使粗苯甲酸溶解，全溶后再加入少量蒸餾水（為了減少趁熱過濾過程中損失苯甲酸）。然后，使用短頸玻璃漏斗趁熱將溶液過濾到另一個(gè)100 mL燒杯中，將濾液靜置，使其緩慢冷卻結(jié)晶，濾出晶體。

已知：粗苯甲酸為白色片狀晶體，熔點(diǎn)為122.4℃，苯甲酸和苯甲酸鈉均是食品防腐劑。苯甲酸在水中的溶解度：0. 344 g（25℃），0. 849 g（50℃），6.8 g（95℃）。雜質(zhì)溶解度較小且受溫度影響不大。

分析：苯甲酸熔點(diǎn)為122.4℃，常溫下為固體，其溶解度受溫度影響較大，在熱水中溶解度較大，在冷水中溶解度較小，冷卻后易于結(jié)晶析出。而雜質(zhì)溶解度較小且受溫度影響不大。因此采用加熱溶解、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶的方法即可提純苯甲酸。

結(jié)合有機(jī)制備實(shí)驗(yàn)的考查方式，總結(jié)提煉后，可建構(gòu)出固態(tài)有機(jī)產(chǎn)品分離提純模型：

2.證據(jù)推理，運(yùn)用模型。

例1，3，4-亞甲二氧基苯甲酸是一種用途廣泛的有機(jī)合成中間體，微溶于水，實(shí)驗(yàn)室可用KMnO4氧化3，4一亞甲二氧基苯甲醛制備，其反應(yīng)方程式為：

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：向反應(yīng)瓶中加入3，4亞甲二氧基苯甲醛和水，快速攪拌，于70～80℃滴加KMnO4溶液。反應(yīng)結(jié)束后，加入KOH溶液至堿性。

步驟2：趁熱過濾，洗滌濾餅，合并濾液和洗滌液。

步驟3：對合并后的溶液進(jìn)行處理。

步驟4：抽濾，洗滌，干燥，得3，4一亞甲二氧基苯甲酸固體。

（1）步驟1中，反應(yīng)結(jié)束后，若觀察到反應(yīng)液呈紫紅色，需向溶液中滴加NaHSO3溶液，HSO2-轉(zhuǎn)化為____（填化學(xué)式）;加入KOH溶液至堿性的目的是_____ 。

（2）步驟2中，趁熱過濾除去的物質(zhì)是 ____（填化學(xué)式）。

（3）步驟3中，處理合并后溶液的實(shí)驗(yàn)操作為 ____ 。

（4）步驟4中，抽濾所用的裝置包括____ 、吸濾瓶、安全瓶和抽氣泵。

解析：根據(jù)固態(tài)有機(jī)產(chǎn)品制備分離提純模型，分析過程如下：

答案：（1） SO2- 將反應(yīng)生成的酸轉(zhuǎn)化為可溶性的鹽

（2）MnO2

（3）向溶液中滴加鹽酸至水層不再產(chǎn)生沉淀

（4）布氏漏斗

倒2 乙酰水楊酸（阿司匹林）是目前常用藥物之一。實(shí)驗(yàn)室通過水楊酸進(jìn)行乙?；苽浒⑺酒チ值囊环N方法如下：

實(shí)驗(yàn)過程：在100 mL錐形瓶中加入水楊酸6.9 g及醋酸酐10 mL，充分搖動(dòng)使固體完全溶解。緩慢滴加0.5 mL濃硫酸后加熱，維持瓶內(nèi)溫度在70℃左右，充分反應(yīng)。稍冷后進(jìn)行如下操作。

①在不斷攪拌下將反應(yīng)后的混合物倒入100 mL冷水中，析出固體，過濾。

②所得結(jié)晶粗品加入50 mL飽和碳酸氫鈉溶液，溶解、過濾。

③濾液用濃鹽酸酸化后冷卻、過濾得固體。

④固體經(jīng)純化得白色的乙酰水楊酸晶體5.4 g。

回答下列問題：

（1）①中需使用冷水，目的是____。

（2）②中飽和碳酸氫鈉的作用是 _____，以便過濾除去難溶雜質(zhì)。

（3）④采用的純化方法為_____ 。

解析：證據(jù)推理：水楊酸中既含 COOH，又含-OH，可能生成聚酯等副產(chǎn)物;乙酰水楊酸含有COOH，可能與水楊酸反應(yīng)生成酯類物質(zhì)等副產(chǎn)物。對比水楊酸的熔點(diǎn)及酯類物質(zhì)的性質(zhì)可知副產(chǎn)物為難溶于水的固體。根據(jù)固態(tài)有機(jī)產(chǎn)品分離提純模型，分析過程如下：

答案：（1）充分析出乙酰水楊酸固體（結(jié)晶）（2）生成可溶的乙酰水楊酸鈉 （3）重結(jié)晶

二、液態(tài)有機(jī)產(chǎn)品分離提純模型建構(gòu)

1.回歸教材問題，建構(gòu)模型。

【教材問題與思考】根據(jù)苯與溴發(fā)生反應(yīng)的條件，請你設(shè)計(jì)制備溴苯的實(shí)驗(yàn)方案。

分析：溴苯是一種密度比水大的無色液體，由苯與溴反應(yīng)后所得，其成分分析及分離提純過程如下：

2.證據(jù)推理，應(yīng)用模型。

例3 乙酸異戊酯是組成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。實(shí)驗(yàn)室制備乙酸異戊酯的反應(yīng)裝置示意圖和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)步驟：

在A中加入4.4 g的異戊醇、6.0g的乙酸、數(shù)滴濃硫酸和2～3片碎瓷片，開始緩慢加熱A，回流50 min。反應(yīng)液冷至室溫后，倒人分液漏斗中，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌。分出的產(chǎn)物加入少量無水硫酸鎂固體，靜置片刻，過濾除去硫酸鎂固體，進(jìn)行蒸餾純化，收集140～143℃餾分，得乙酸異戊酯3.9 g。回答下列問題：

（1）在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是 ____ ;第二次水洗的主要目的是 _____ 。

（2）實(shí)驗(yàn)中加入少量無水硫酸鎂的目的是：_____。

解析：根據(jù)液態(tài)有機(jī)產(chǎn)品分離提純模型，本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品分離提純方法如下：

答案：（1）洗掉大部分硫酸和醋酸 洗掉碳酸氫鈉

（2）干燥

點(diǎn)撥：在研究高考題時(shí)，我們要追本溯源，直擊課本實(shí)驗(yàn)原型，基于“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”，建構(gòu)思維模型，并遷移應(yīng)用，從而獲得可持續(xù)發(fā)展的學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用能力。

（責(zé)任編輯 謝啟剛）