Question

17．最常見(jiàn)的塑化劑鄰苯二甲酸二丁酯可由鄰苯二甲酸酐與正丁醇在濃硫酸共熱下反應(yīng)制得，反應(yīng)的化學(xué)方程式及裝置圖（部分裝置省略）如圖1：

已知：正丁醇沸點(diǎn)118℃，純鄰苯二甲酸二丁酯是無(wú)色透明、具有芳香氣味的油狀液體，沸點(diǎn)340℃，酸性條件下，溫度超過(guò)180℃時(shí)易發(fā)生分解．由鄰苯二甲酸酐、正丁醇制備鄰苯二甲酸二丁酯實(shí)驗(yàn)操作流程如下：
①向三頸燒瓶?jī)?nèi)加入30g（0.2mol）鄰苯二甲酸酐，22g（0.3mol）正丁醇以及少量濃硫酸．
②攪拌，升溫至105℃，持續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)，保溫至反應(yīng)結(jié)束．
③冷卻至室溫，將反應(yīng)混合物倒出．通過(guò)工藝流程中的操作X，得到粗產(chǎn)品．
④粗產(chǎn)品用無(wú)水硫酸鎂處理至澄清→取清液（粗酯）→圓底燒瓶→減壓蒸餾，經(jīng)過(guò)處理得到產(chǎn)品20.85g．
請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）步驟②中不斷從分水器下部分離出產(chǎn)物水的目的是有利于反應(yīng)向生成鄰苯二甲酸二丁酯的方向移動(dòng)，提高產(chǎn)率．判斷反應(yīng)已結(jié)束的方法是分水器中的水位高度基本保持不變時(shí)（或者冷凝管中不再有液體滴下）．
（2）上述實(shí)驗(yàn)可能生成的副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₂=CHCH₂CH₃、CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃等（填一種即可）
（3）操作X中，應(yīng)先用5%Na₂CO₃溶液洗滌粗產(chǎn)品．純堿溶液濃度不宜過(guò)高，更不能使用氫氧化鈉；若使用氫氧化鈉溶液，對(duì)產(chǎn)物有什么影響？（用化學(xué)方程式表示）+2NaOH$\stackrel{△}{→}$+2CH₃CH₂CH₂CH₂OH．
（4）操作X中，分離出產(chǎn)物的操作中必須使用的主要玻璃儀器有分液漏斗、燒杯．
（5）粗產(chǎn)品提純流程中采用減壓蒸餾的目的是鄰苯二甲酸二丁酯沸點(diǎn)較高，高溫蒸餾會(huì)造成其分解，減壓可使其沸點(diǎn)降低．
（6）本實(shí)驗(yàn)中，鄰苯二甲酸二丁酯（式量是278）的產(chǎn)率為50%．

Answer 1

分析 （1）水是生成物，不斷的分離生成物，使平衡向著正向移動(dòng)，可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)結(jié)束時(shí)，分水器中的水位高度不變，冷凝管中不再有液體滴下；
（2）正丁醇可能發(fā)生消去反應(yīng)，也可以發(fā)生分子間脫水反應(yīng)生成醚等；
（3）若使用氫氧化鈉溶液，會(huì)發(fā)生鄰苯二甲酸二丁酯在堿性條件下的水解反應(yīng)生成與正丁醇；
（4）操作X是將互不相溶的液體進(jìn)行分離，應(yīng)采取分液操作；
（5）鄰苯二甲酸二丁酯的沸點(diǎn)340℃，溫度超過(guò)180℃時(shí)易發(fā)生分解，應(yīng)減壓蒸餾使其沸點(diǎn)降低，防止分解；
（6）由于正丁醇不足，假設(shè)鄰正丁醇完全轉(zhuǎn)化，以此計(jì)算鄰苯二甲酸二丁酯的理論產(chǎn)量，產(chǎn)率=（實(shí)際產(chǎn)量÷理論產(chǎn)量）×100%．

解答 解：（1）水是生成物，不斷的分離生成物，使平衡向著正向移動(dòng)，可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；分水器中的水位高度基本保持不變時(shí)（或者冷凝管中不再有液體滴下），說(shuō)明反應(yīng)結(jié)束，
故答案為：有利于反應(yīng)向生成鄰苯二甲酸二丁酯的方向移動(dòng)，提高產(chǎn)率；分水器中的水位高度基本保持不變時(shí)（或者冷凝管中不再有液體滴下）；
（2）正丁醇可能發(fā)生消去反應(yīng)，也可以發(fā)生分子間脫水反應(yīng)生成醚等，實(shí)驗(yàn)中副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH₂=CHCH₂CH₃ 、CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃等，
故答案為：CH₂=CHCH₂CH₃、CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃等；
（3）若使用氫氧化鈉溶液，會(huì)發(fā)生鄰苯二甲酸二丁酯在堿性條件下的水解反應(yīng)生成與正丁醇，反應(yīng)方程式為：+2NaOH$\stackrel{△}{→}$+2CH₃CH₂CH₂CH₂OH，
故答案為：+2NaOH$\stackrel{△}{→}$+2CH₃CH₂CH₂CH₂OH；
（4）操作X是將互不相溶的液體進(jìn)行分離，應(yīng)采取分液操作，操作中必須使用的主要玻璃儀器有：分液漏斗、燒杯，
故答案為：分液漏斗、燒杯；
（5）鄰苯二甲酸二丁酯沸點(diǎn)較高，高溫蒸餾會(huì)造成其分解，減壓可使其沸點(diǎn)降低，防止分解，
故答案為：鄰苯二甲酸二丁酯沸點(diǎn)較高，高溫蒸餾會(huì)造成其分解，減壓可使其沸點(diǎn)降低；
（6）由于正丁醇不足，假設(shè)正丁醇完全轉(zhuǎn)化，則鄰苯二甲酸二丁酯的理論產(chǎn)量為：$\frac{0.3mol}{2}$×278g/mol=41.7g，故其產(chǎn)率為$\frac{20.85g}{41.7g}$×100%=50%，
故答案為：50%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，涉及物質(zhì)的分離提純、對(duì)操作及原理的分析評(píng)價(jià)、產(chǎn)率計(jì)算等知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)操作的要求和實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>