Question

乙酰苯胺作為一種常用藥，具有解熱鎮(zhèn)痛的效果．實驗室制備乙酰苯胺時，可以用苯胺與乙酸酐或與冰醋酸加熱來制取，苯胺與乙酸酐的反應速率遠大于與冰醋酸反應的速率，已知苯胺微溶于冷水；純乙酰苯胺是無色片狀晶體，熔點114℃，不溶于冷水，可溶于熱水；乙酸酐遇水緩慢反應生成乙酸；現(xiàn)選用苯胺與乙酸酐為原料制取和提純乙酰苯胺，該放熱反應的原理：

實驗步驟
①取5.0mL苯胺（密度1.04g/mL），倒入100mL錐形瓶中，加入20mL水，在旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐（密度1.08g/mL），攪拌均勻．若有結塊現(xiàn)象產(chǎn)生，用玻璃棒將塊狀物研碎，再充分攪拌；
②反應完全后，及時把反應混合物轉(zhuǎn)移到燒杯中，冷卻后，抽濾，洗滌，得粗乙酰苯胺固體；
③將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至150mL燒杯中，加入適量水配制成80℃的飽和溶液，再加入過量20%的水．稍冷后，加半匙活性炭，攪拌下將溶液煮沸3～5min，過濾Ⅰ，用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液，冷卻結晶，過濾Ⅱ、洗滌、晾干得乙酰苯胺純品．
（1）步驟①研碎塊狀產(chǎn)物的用意在于

 

；反應溫度過高會導致苯胺揮發(fā)，下列可以控制反應溫度，防止反應溫度升高過快的操作有

 

；
A．反應快結束時的充分攪拌   B．旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐
C．玻璃棒將塊狀物研碎      D．加20mL水
（2）步驟②洗滌粗產(chǎn)品時，選用的溶劑是

 

；
A．熱水           B．冷水           C．1：3的乙醇溶液         D．濾液
（3）步驟③兩次用到過濾，其中過濾Ⅰ選擇

 

（過濾、趁熱過濾或抽濾），過濾Ⅰ操作是為了除去

 

；配制熱溶液時，加入過量溶劑的作用是

 

（選出正確選項）；
A．防止后續(xù)過程中，溶劑損失可能產(chǎn)生的產(chǎn)物析出
B．防止后續(xù)過程中，溫度降低可能產(chǎn)生的產(chǎn)物析出
C．除去活性炭未吸附完全的有色雜質(zhì)
（4）步驟③冷卻濾液時可選擇

 

；
A．冰水浴冷卻      B．攪拌下水浴冷卻
C．室溫下自然冷卻  D．投入少量碎冰后靜置
（5）步驟③中以下哪些操作不能提高產(chǎn)率

 

；
①配制成飽和溶液后，加入過量20%的溶劑；②趁熱過濾近沸溶液；③過濾Ⅰ時用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液；④加活性炭吸附；⑤過濾Ⅱ時的洗滌選用熱水代替冷水洗滌固體．
A．①④⑤B．①④C．④⑤D．②④⑤
（6）步驟③最后測得純乙酰苯胺固體6.75g，已知苯胺、乙酸酐和乙酰苯胺的摩爾質(zhì)量分別為93g/mol、102g/mol、135g/mol．該實驗的產(chǎn)率為

 

（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗題

分析：（1）研碎后使反應物之間充分接觸，以便充分反應，提高反應產(chǎn)率；從影響化學反應速率的因素方面進行分析，如減小反應物濃度可以降低反應速率；
（2）根據(jù)題中信息“苯胺微溶于冷水；純乙酰苯胺是無色片狀晶體，不溶于冷水，可溶于熱水；乙酸酐遇水緩慢反應生成乙酸”分析選用的洗滌試劑；
（3）根據(jù)題干信息，過濾Ⅰ的目的是除去活性炭，需要趁熱過濾，避免溫度降低導致產(chǎn)物析出，影響產(chǎn)率；加入過量的水的目的主要是避免溶劑的損失、溫度的降低可能導致產(chǎn)物析出，影響產(chǎn)率；
（4）根據(jù)乙酰苯胺熔點分析解答；
（5）根據(jù)實驗操作對產(chǎn)物乙酰苯胺的量影響進行解答，如①②③的存在都可以降低乙酰苯胺的損失，而④不影響產(chǎn)率、⑤會降低產(chǎn)率；
（6）根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出苯胺、乙酸酐的物質(zhì)的量，然后根據(jù)不足量計算出生成乙酰苯胺的物質(zhì)的量，再根據(jù)實際上生成的乙酰苯胺的質(zhì)量計算出產(chǎn)率．

解答： 解：（1）若有結塊現(xiàn)象產(chǎn)生，反應物可能被產(chǎn)物包裹，反應不能充分，影響了產(chǎn)率，所以步驟①研碎塊狀產(chǎn)物的目的為：防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應，提高產(chǎn)率；
A．反應快結束時的充分攪拌，使反應更完全，無法降低反應速率，可能會導致反應速率加快，溫度升高，故A錯誤；
B．旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐，使反應物濃度較小，反應速率較慢，從而降低了反應溫度，故B正確；
C．玻璃棒將塊狀物研碎，目的是防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應，不利于控制溫度，故C錯誤；
D．加20mL水，可以使溶液稀釋，降低反應速率，還可以使溶液質(zhì)量增大，從而降低了溫度，故D正確；
故答案為：防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應，提高產(chǎn)率；BD；
（2）苯胺微溶于冷水，而純乙酰苯胺不溶于冷水，可溶于熱水，且乙酸酐遇水緩慢反應生成乙酸，所以可用冷水洗滌粗產(chǎn)品乙酰苯胺，從而除去含有的雜質(zhì)苯胺和乙酸酐，所以B正確，
故答案為：B；
（3）根據(jù)步驟③操作方法可知，過濾Ⅰ的目的是除去吸附有色物質(zhì)的活性炭，由于乙酰苯胺的溶解度受溫度影響較大，為避免溫度降低析出乙酰苯胺，所以需要趁熱過濾；加入過量的水的，可以避免在操作過程中因溶劑的損失或溫度的降低析出產(chǎn)物，影響產(chǎn)率，與活性炭的吸附性無關，所以AB正確，
故答案為：趁熱過濾；除去吸附有色物質(zhì)的活性炭；AB；
（4）乙酰苯胺熔點為114℃，在常溫下冷卻可得晶體，
故答案為：C；
（5）①配制成飽和溶液后，加入過量20%的溶劑，可以防止后續(xù)過程中，溶劑損失、溫度降低可能導致的產(chǎn)物析出，有利于提高產(chǎn)率；
②趁熱過濾近沸溶液，乙酰苯胺的溶解度受溫度影響較大，較高溫度下可以減少在過濾過程中導致產(chǎn)物減少，有利于提高產(chǎn)率；
③過濾Ⅰ時用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液，避免燒杯和漏斗中有殘留的產(chǎn)物，可以提高產(chǎn)；
④加活性炭吸附有色物質(zhì)，無法提高產(chǎn)率；
⑤過濾Ⅱ時的洗滌選用熱水代替冷水洗滌固體，導致乙酰苯胺的溶解度增大，損失的乙酰苯胺較多，降低了產(chǎn)率；
根據(jù)以上分析可知，可以提高產(chǎn)率的有：①②③；不能提高產(chǎn)率的為：④⑤，所以C正確，
故答案為：C；
（5）5.0mL苯胺（密度1.04g/mL）的物質(zhì)的量為：

1.04g/mL×5.0mL

93g/mol

≈0.056mol，
6.0mL乙酸酐（密度1.08g/mL）的物質(zhì)的量為：

1.08g/mL×6.0mL

102g/mol

≈0.064mol，
乙酸酐過量，理論上反應生成乙酰苯胺的物質(zhì)的量為0.056mol，
則該實驗乙酰苯胺的產(chǎn)率為：

6.75g

135g/mol×0.056mol

×100%≈89%，
故答案為：89%．

點評：本題考查有機物的合成、有機化學實驗、物質(zhì)的分離提純、對操作步驟的分析評價等，試題涉及知識點較多、綜合性較強，明確制備原理為解答關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度較大．