Question

6．Ⅰ．（1）已知某有機物A只含有C、H、O三種元素，通過元素分析知含碳54.55%，含氫9.10%．質譜分析其相對分子質量為88，經紅外光譜分析其中只含C-H鍵和鍵，其核磁共振氫譜圖顯示有三重峰，峰面積之比為3：2：3，該有機物不含有CH₃-O-，則A的結構簡式為CH₃COOCH₂CH₃．
（2）寫出實驗室制備A的化學方程式CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{濃硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．
Ⅱ．苯甲酸甲酯是常用香精，廣泛用于食品、化妝品等行業(yè)，可從自然界中提取，也可人工合成．實驗室現(xiàn)以食品防腐劑[主要成分為苯甲酸鈉（）]、甲醇為原料制備苯甲酸甲酯．已知：

	熔點℃	沸點℃	水溶性
甲醇	-97.8	64.7	易溶
苯甲酸 （一元弱酸）	122.4	249.3	常溫：0.17g 100℃：6.8g
苯甲酸甲酯	-12.3	198	難溶

合成苯甲酸甲酯的流程如下：

請回答下列問題：
（1）溫度①約為64.7℃，操作③為分液，操作④為蒸餾．
（2）第②步加熱的目的是蒸出過量的甲醇．
（3）選擇合適的制備苯甲酸甲酯的裝置：B．

（4）苯甲酸甲酯有多種同分異構體，寫出符合下列條件的任意一種同分異構體的結構簡式．
①為芳香化合物         ②含有醛基         ③能與金屬Na反應．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）有機物只含有碳、氫、氧三種元素，知含碳54.55%，含氫9.10%，以及相對分子質量為88，要計算出含有的碳氫原子個數(shù)，再用相對分子質量減去碳、氫元素的相對質量和，再結合氧原子的相對原子質量是16，可計算出氧原子數(shù)目，確定有機物的分子式，再結合經紅外光譜分析其中只含C-H鍵和鍵，其核磁共振氫譜圖顯示有三重峰，峰面積之比為3：2：3，該有機物不含有CH₃-O-，可知此有機物是酯，寫出滿足有條件的有機物A結構簡式；
（2）有機物A為酯，根據(jù)對應的羧酸和醇寫出相應的化學方程式．
Ⅱ、（1）根據(jù)酯化反應原理合成苯甲酸甲酯，整個流程包括制備、分離、精練三個階段，其中制備過程應結合反應物甲醇的沸點64.7℃控制反應溫度，以防止甲醇揮發(fā)，不易提高產率，分離過程可根據(jù)酯在水溶液里溶解度小，混合物靜置后會分層的現(xiàn)象選擇分離方法，所得粗產品是相互混溶的有機混合物，可根據(jù)沸點差異，選擇分離方式；
（2）在進行第②步操作前所得反應混合物中含有過量未反應的甲醇，可通過②加熱除去，有利于粗產品的分離提純；
（3）化反應的原理選擇制備裝置，考慮到反應溫度較低及防反應物和生成物揮發(fā)，可借助排除法在A、B、C、D四套裝置中選擇最合理的裝置；
（4）苯甲酸甲酯的同分異構體滿足①為芳香化合物說明有苯環(huán)，②含有醛基，③能與金屬Na反應說明有羥基，依據(jù)這三個條件可寫出符合條件的同分異構體．

解答 解：Ⅰ、（1）通過元素分析知含碳54.55%，含氫9.10%．質譜分析其相對分子質量為88，則該有機物分子中碳與氫原子的個數(shù)分別是 $\frac{88×0.5455}{12}$=4、$\frac{88×0.0910}{1}$=8，則分子氧原子的個數(shù)是$\frac{88-12×4-1×8}{16}$=2，即該有機物的化學式為C₄H₈O₂，經紅外光譜分析其中只含C-H鍵和 鍵，其核磁共振氫譜圖顯示有三重峰，峰面積之比為3：2：3，該有機物不含有CH₃-O-，則A應該是酯類，結構簡式為CH₃COOCH₂CH₃，故答案為：CH₃COOCH₂CH₃；
（2）A是乙酸乙酯，實驗室用乙酸與乙醇在濃硫酸的作用下發(fā)生酯化反應得到，該反應的化學方程式為CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{濃硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O，故答案為：CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{濃硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；Ⅱ、（1）由于甲醇的沸點是64.7℃，溫度過高甲醇易揮發(fā)，所以加熱溫度不能超過64.7℃．冷卻后得到粗產品，而苯甲酸甲酯不溶于水，所以分離得到粗產品的方法是分液．粗產品苯甲酸甲酯中含有苯甲酸，二者的沸點相差較大，因此操作④應該是蒸餾，故答案為：64.7；分液；蒸餾；
（2）由于甲醇的沸點較低，操作②加熱的目的是蒸出過量的甲醇，故答案為：蒸出過量的甲醇；
（3）由于反應中需要控制溫度，所以需要溫度計，CD不正確．又因為水浴加熱，容易控制溫度，且受熱均勻，應選擇B裝置，故答案為：B；
（4）①為芳香化合物，說明含有苯環(huán)．②含有醛基，③能與金屬Na反應，說明還含有羥基，所以可能的結構簡式為，故答案為：．

點評 本題以酯化反應的原理設計制備苯甲酸甲酯的實驗操作，涉及反應原理，流程分析與評價，以及有機物的同分異構體的書寫等，重視基礎測試，難度不大，通過訓練達到復習雙基的目的．