Question

8．
磷酸三丁酯[（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO]可用作稀有金屬的萃取劑、醋酸纖維的增塑劑等，它難溶于水，能與苯等多種有機(jī)溶劑混溶．實(shí)驗(yàn)室制備磷酸三丁酯主要步驟如下：
步驟1．在圖示的四頸燒瓶中加入244.2g（3.3mol）無(wú)水正丁醇，300mL無(wú)水苯；在-5℃時(shí)并不斷攪拌下，從滴液漏斗中慢慢滴加153.5g（1.0mol） POCl₃（三氯氧磷）．
步驟2．控制溫度不超過(guò)10℃，攪拌并回流2h．
步驟3．加水500mL及適量吡啶鹽溶劑．
步驟4．分離出苯層，并經(jīng)水洗后，加入無(wú)水硫酸鈉干燥．
步驟5．減壓蒸餾，收集160～162℃/2.0kPa的餾分，得產(chǎn)品199.5g．
（1）步驟1制備反應(yīng)的化學(xué)方程式為POCl₃+3CH₃CH₂CH₂CH₂OH$\stackrel{5℃}{→}$（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO+3HCl；
采用n（正丁醇）/n（POCl₃）=3.3的投料比，其主要目的是減少磷酸二丁酯及磷酸一丁酯的生成．
（2）步驟2需“回流2h”，其主要目的是使生成的HCl充分揮發(fā)，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)．
（3）步驟3的目的是將有機(jī)相（磷酸三丁酯的苯溶液）與水相充分分離．
（4）步驟4用分液漏斗分離出苯層的操作是先從分液漏斗下端管口放出水相，然后關(guān)閉旋塞，從上口倒出苯層．
（5）本次實(shí)驗(yàn)收率為75%．

Answer 1

分析 （1）正丁醇與 POCl₃在無(wú)水苯及不超過(guò)10℃的條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成磷酸三丁酯[（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO]，該反應(yīng)中也有可能生成磷酸二丁酯及磷酸一丁酯；
（2）為了使正丁醇與 POCl₃能充分反應(yīng)，反應(yīng)需要在不超過(guò)10℃的條件下回流2h，使生成的HCl充分揮發(fā)，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)；
（3）加水500mL及適量吡啶鹽溶劑可以促使磷酸三丁酯的苯溶液與水層充分分離，便于產(chǎn)品的提純；
（4）苯層的密度小于水，在上層，根據(jù)分液操作的本質(zhì)和注意問(wèn)題可以答題；
（5）3.3mol無(wú)水正丁醇與1.0molPOCl₃，理論上可制得的三乙酸甘油酯也是1.0mol，其質(zhì)量為266g，根據(jù)產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%計(jì)算．

解答 解：（1）正丁醇與 POCl₃在無(wú)水苯及不超過(guò)10℃的條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成磷酸三丁酯[（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO]，反應(yīng)方程式為POCl₃+3CH₃CH₂CH₂CH₂OH $\stackrel{5℃}{→}$（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO+3HCl，增大正丁醇的量可減少磷酸二丁酯及磷酸一丁酯的生成，所以采用n（正丁醇）/n（POCl₃）=3.3的投料比，
故答案為：POCl₃+3CH₃CH₂CH₂CH₂OH $\stackrel{5℃}{→}$（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO+3HCl；減少磷酸二丁酯及磷酸一丁酯的生成；
故答案為：防止局部濃硫酸濃度過(guò)大，造成有機(jī)物脫水炭化；有利于向酯化方向移動(dòng)，提高甘油的轉(zhuǎn)化率；
（2）為了使正丁醇與 POCl₃能充分反應(yīng)，反應(yīng)需要在不超過(guò)10℃的條件下回流2h，使生成的HCl充分揮發(fā)，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，
故答案為：使生成的HCl充分揮發(fā)，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)；
（3）加水500mL及適量吡啶鹽溶劑可以促使磷酸三丁酯的苯溶液與水層充分分離，便于產(chǎn)品的提純，
故答案為：將有機(jī)相（磷酸三丁酯的苯溶液）與水相充分分離；
（4）苯層的密度小于水，在上層，所以用分液漏斗分離出苯層的操作是先從分液漏斗下端管口放出水相，然后關(guān)閉旋塞，從上口倒出苯層，
故答案為：先從分液漏斗下端管口放出水相，然后關(guān)閉旋塞，從上口倒出苯層；
（5）3.3mol無(wú)水正丁醇與1.0molPOCl₃，理論上可制得的三乙酸甘油酯也是1.0mol，其質(zhì)量為266g，所以產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%=$\frac{199.5g}{266g}$×100%=75%，
故答案為：75%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備、分離、提純等實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)和基本技能的掌握是解題關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于基本能力和基礎(chǔ)知識(shí)的考查．