Question

17．反應(yīng)時環(huán)己烷-乙醇-水會形成“共沸物”（沸點(diǎn)62.6℃）蒸餾出來．在反應(yīng)過程中，通過分水器下部的旋塞分出生成的水肉桂酸乙酯是一種常用的食用香精．實(shí)驗(yàn)室制備肉桂酸乙酯的反應(yīng)．有關(guān)數(shù)據(jù)和裝置示意圖如下：
已知：

名稱	相對分子質(zhì)量	原色，狀態(tài)	沸點(diǎn)（℃）	密度（g•cm-3）
肉桂酸	148	白色晶體	300	1.2475
肉桂酸乙酯	176	無色油狀液體	271.5	1.0491
乙醇	46	無色澄清液體	78.3	0.7893
環(huán)己烷	84	無色澄清液體	80.8	0.7318

實(shí)驗(yàn)步驟：
①在圓底燒瓶中加入14.80g肉桂酸，25mL95%的乙醇，20mL環(huán)己烷和4mL濃硫酸，混合均勻并加入沙粒，加熱回流2h，至分水器中水層不再明顯增加，停止加熱，冷卻至室溫．
②將燒瓶內(nèi)反應(yīng)液倒入盛有適量水的燒杯中，加入Na₂CO₃，用分液漏斗分出有機(jī)層，水層用25mL乙醚萃取分液，然后合并至有機(jī)層，加入少量無水MgSO₄固體，靜置，過濾，對濾液進(jìn)行蒸餾，低溫蒸出乙醇、乙醚和環(huán)已烷后，繼續(xù)升溫，接收271～273℃的餾分．
③檢驗(yàn)合格后，測得產(chǎn)品質(zhì)量為13.60g．
回答下列問題：
（1）在該實(shí)驗(yàn)中，圓底燒瓶的容積最合適的是C（填入正確選項(xiàng)前的字母）
A.25mL     B.50mL      C.100mL     D.250mL
（2）步驟①中控制加熱回流溫度的范圍A（填入正確選項(xiàng)前的字母）
A.65～70℃B.78.3～80.8℃C.80.8～271.5℃D.271.5～300℃
（3）步驟②中加入NaCO₃的作用是除去過量的硫酸和肉桂酸，加入無水MgSO₄固體的作用是除去產(chǎn)品中微量的水．
（4）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作敘述正確的是B．
A．冷凝管中的冷卻水從上口進(jìn)下口出，與管內(nèi)蒸氣形成逆流
B．使用分水器時，先加水接近支管口，隨著加熱回流，及時打開活塞放出少量的水
C．萃取操作時，振蕩過程中需要放氣，放氣是通過打開分液漏斗上口的玻璃塞進(jìn)行的
D．靜置分層后，打開活塞，先放出有機(jī)層，再棄去水層
（5）檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否含有肉桂酸的方法取少量粗產(chǎn)品固體溶于水，測溶于的pH．
（6）計(jì)算肉桂酸乙酯的產(chǎn)率77.27%．

Answer 1

分析 （1）燒瓶中液體的體積不超過燒瓶容積的$\frac{2}{3}$；
（2）乙醇為反應(yīng)物，該操作目的是回流乙醇；
（3）酸能和碳酸鈉反應(yīng)生成可溶性的鈉鹽；硫酸鎂具有吸水性；
（4）A．冷凝管中的冷卻水采用逆流的方法；
B．反應(yīng)時環(huán)己烷-乙醇-水會形成“共沸物”（沸點(diǎn)62.6℃）蒸餾出來．在反應(yīng)過程中，通過分水器下部的旋塞分出生成的水；
C．放氣是通過打開分液漏斗的活塞進(jìn)行；
D．靜置分層后，打開活塞，水層后放有機(jī)層；
（5）肉桂酸中含有含有羧基，易溶于水，其水溶液呈酸性；
（6）實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%．

解答 解：（1）燒瓶中液體的體積不超過燒瓶容積的$\frac{2}{3}$，混合液體的體積接近（25+20+4）mL=49mL，所以燒瓶的體積為100mL，故選C；
（2）乙醇為反應(yīng)物，該操作目的是回流乙醇，增大產(chǎn)量，所以其溫度應(yīng)該低于乙醇溫度，
故選A；
（3）硫酸和肉桂酸和碳酸鈉反應(yīng)生成鈉鹽，從而增大物質(zhì)熔點(diǎn)差異性；硫酸鎂具有吸水性，能除去產(chǎn)品中微量的水，
故答案為：除去過量的硫酸和肉桂酸；除去產(chǎn)品中微量的水；
（4）A．冷凝管中的冷卻水采用逆流的方法，所以下口為進(jìn)水口、上口為出水口，故A錯誤；
B．反應(yīng)時環(huán)己烷-乙醇-水會形成“共沸物”（沸點(diǎn)62.6℃）蒸餾出來．在反應(yīng)過程中，通過分水器下部的旋塞分出生成的水，故B正確；
C．放氣是通過打開分液漏斗的活塞進(jìn)行，其操作方法為右手頂住瓶塞，將漏斗倒置過來．以左手控制活栓，將活栓打開先放氣一次，故C錯誤；
D．靜置分層后，打開活塞，水密度大于有機(jī)層，水層在下方，所以應(yīng)該下放水層后放有機(jī)層，故D錯誤；
故選B；
（5）肉桂酸中含有含有羧基，易溶于水，其水溶液呈酸性，所以可以將產(chǎn)品溶于水，然后測定溶于的pH，故答案為：取少量粗產(chǎn)品固體溶于水，測溶于的pH；
（6）m（乙醇）=0.7893g/mL×25mL×95%=18.75g
+CH₃CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$+H₂O
       148g               46g      
       14.8g              18.75g  
根據(jù)方程式知，如果148g肉桂酸反應(yīng)需要46g乙醇，如果14.8g肉桂酸反應(yīng)需要4.6g乙醇，所以乙醇過量，
設(shè)生成肉桂酸乙酯的質(zhì)量為x，
+CH₃CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$+H₂O
       148g                         176g
       14.8g                        x
148g：17g6=14.8g：x，
x=17.6g
其產(chǎn)率=$\frac{13.60g}{17.6g}$×100%=77.27%，
故答案為：77.27%．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及基本操作、物質(zhì)性質(zhì)、儀器選取、方程式的計(jì)算等知識點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理、物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．