Question

20．某化學小組以苯甲酸為原料，制取苯甲酸甲酯．已知有關(guān)物質(zhì)的沸點如表：

物質(zhì)	甲醇	苯甲酸	苯甲酸甲酯
沸點/℃	65	249	199.6

Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品
在圓底燒瓶中加入3mL濃硫酸、12.2g苯甲酸、20mL甲醇（密度約為0.79g/cm³）．
（1）液體混合時，正確的加入順序是先加入12.2g苯甲酸和20mL甲醇，再小心加入3mL濃硫酸．
（2）為防止圓底燒瓶中的液體在實驗時發(fā)生暴沸，在加熱前應采取的措施是加入沸石或碎瓷片．
（3）在該反應中反應物甲醇應過量，其理由是該反應是可逆反應，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，易損失，故可增加甲醇的量，以提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率．
Ⅱ．粗產(chǎn)品的精制
（4）現(xiàn)擬用下列流程精制苯甲酸甲酯，請根據(jù)流程圖填入恰當操作方法的名稱：操作1為分液，操作2為蒸餾．

（5）苯甲酸甲酯的產(chǎn)率為65%．
（6）苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，某同學做了如下檢驗．

檢驗項目	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
檢驗粗產(chǎn)品中含有水的操作是
檢驗粗產(chǎn)品中含有硫酸的操作是

Answer 1

分析 （1）溶液混合時，將密度大的液體倒入密度小的液體中；
（2）蒸餾時沸石或碎瓷片起防暴沸的作用；
（3）增大一種反應物的物質(zhì)的量，能增大另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；
苯甲酸甲酯中含有苯甲酸和甲醇，苯甲酸和甲醇易溶于水，苯甲酸甲酯不易溶于水，飽和碳酸鈉能吸收甲醇且能和苯甲酸分液生成可溶性的苯甲酸鈉，苯甲酸甲酯不反應，然后分液得到水層和有機層，有機層中含有苯甲酸甲酯和甲醇，然后利用蒸餾方法得到苯甲酸甲酯、甲醇和水；
（4）分離互不相溶的液體采用分液方法，分離互溶的液體采用蒸餾方法；
（5）n（甲醇）=$\frac{0.79g/mL×20mL}{32g/mol}$=0.49mol，n（苯甲酸）=$\frac{12.2g}{122g/mol}$=0.1mol＜0.49mol，則甲醇過量，根據(jù)苯甲酸與苯甲酸甲酯關(guān)系式知，理論上生成0.1mol苯甲酸甲酯，其質(zhì)量=0.1mol×136g/mol=13.6g，其產(chǎn)率=$\frac{實際質(zhì)量}{理論質(zhì)量}$×100%；
（6）水能使無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{色，所以可以用無水硫酸銅檢驗水蒸氣；
硫酸能和氯化鋇反應生成難溶性的硫酸鋇沉淀，可以用氯化鋇溶液檢驗硫酸．

解答 解：（1）溶液混合時，將密度大的液體倒入密度小的液體中，苯甲酸和甲醇密度都小于濃硫酸，所以混合溶液先后順序是先加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇，再小心加入3 mL濃硫酸，故答案為：先加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇，再小心加入3 mL濃硫酸；
（2）蒸餾時沸石或碎瓷片起防暴沸的作用，為防止溶液暴沸，所以在加熱前需要加入沸石或碎瓷片，
故答案為：加入幾粒沸石或碎瓷片；
（3）增大一種反應物的物質(zhì)的量，能增大另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，所以甲醇的量較多時能提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率，且甲醇沸點低易損傷，甲醇比苯甲酸廉價，
故答案為：該反應是可逆反應，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，易損失，故可增加甲醇的量，以提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率；
苯甲酸甲酯中含有苯甲酸和甲醇，苯甲酸和甲醇易溶于水，苯甲酸甲酯不易溶于水，飽和碳酸鈉能吸收甲醇且能和苯甲酸分液生成可溶性的苯甲酸鈉，苯甲酸甲酯不反應，然后分液得到水層和有機層，有機層中含有苯甲酸甲酯和甲醇，然后利用蒸餾方法得到苯甲酸甲酯、甲醇和水；
（4）分離互不相溶的液體采用分液方法，分離互溶的液體采用蒸餾方法，所以操作①是分液、操作②是蒸餾，
故答案為：分液；蒸餾；
（5）n（甲醇）=$\frac{0.79g/mL×20mL}{32g/mol}$=0.49mol，n（苯甲酸）=$\frac{12.2g}{122g/mol}$=0.1mol＜0.49mol，則甲醇過量，根據(jù)苯甲酸與苯甲酸甲酯關(guān)系式知，理論上生成0.1mol苯甲酸甲酯，其質(zhì)量=0.1mol×136g/mol=13.6g，其產(chǎn)率=$\frac{實際質(zhì)量}{理論質(zhì)量}$×100%=$\frac{8.84g}{13.6g}$×100%=65%，
故答案為：65%；
（6）水能使無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{色，所以可以用無水硫酸銅檢驗水蒸氣，其檢驗方法是：取適量產(chǎn)品置于試管中，加入適量無水硫酸銅，如果固體變藍色，則說明產(chǎn)品中含有水，否則不含水；
硫酸能和氯化鋇反應生成難溶性的硫酸鋇沉淀，可以用氯化鋇溶液檢驗硫酸，其檢驗方法是：取適量產(chǎn)品置于試管中，加入適量氯化鋇溶液，如果有白色沉淀生成，則說明產(chǎn)品中含有硫酸，否則不含硫酸，
故答案為：

檢驗項目	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
檢驗粗產(chǎn)品中含有水的操作是：取適量產(chǎn)品置于試管中，加入適量無水硫酸銅	，如果固體變藍色，則說明產(chǎn)品中含有水，否則不含水
檢驗粗產(chǎn)品中含有硫酸的操作是：取適量產(chǎn)品置于試管中，加入適量氯化鋇溶液	如果有白色沉淀生成，則說明產(chǎn)品中含有硫酸，否則不含硫酸

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點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，涉及實驗基本操作、方程式計算、物質(zhì)檢驗、物質(zhì)分離和提純，明確實驗原理、實驗基本操作方法、物質(zhì)性質(zhì)等知識點是解本題關(guān)鍵，注意（1）中溶液滴加先后順序，為易錯點．