Question

4．苯甲酸乙酯（C₉H₁₀O₂）稍有水果氣味，用于配制香水香精和人造精油，大量用于食品工業(yè)中，也可用作有機(jī)合成中間體、溶劑等．其制備方法為：
+C₂H₅OH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{?}$+H₂O
已知：

	顏色、狀態(tài)	沸點(diǎn)（℃）	密度（g•cm-3）
苯甲酸*	無色片狀晶休	249	1.2659
苯甲酸乙酯	無色澄清液體	212.6	1.05
乙醇	無色澄清液體	78.3	0.7893
環(huán)己烷	無色澄清液體	80.8	0.7318

*苯甲酸在100℃會迅速升華．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①在圓底燒瓶中加入12.20g苯甲酸、25mL乙醇（過量）、20mL 環(huán)己烷，以及4mL濃硫酸，混合均勻并加入沸石，按如圖所示裝好儀器，控制溫度在65〜70℃加熱回流2h．反應(yīng)時環(huán)己烷一乙醇-水會形成“共沸物”（沸點(diǎn)62.6℃）蒸餾出來，再利用分水器不斷分離除去反應(yīng)生成的水，回流環(huán)己烷和乙醇．
②反應(yīng)結(jié)束，打開旋塞放出分水器中液體后，關(guān)閉旋塞．繼續(xù)加熱，至分水器中收集到的液體不再明顯增加，停止加熱．
③將燒瓶內(nèi)反應(yīng)液倒人盛有適量水的燒杯中，分批加入Na₂CO₃至溶液呈中性．
④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．加入氯化鈣，對粗產(chǎn)物進(jìn)行蒸餾（裝置如圖所示），低溫蒸出乙醚后，繼續(xù)升溫，接收210〜213℃的餾分．
⑤檢驗(yàn)合格，測得產(chǎn)品體積為13.16mL．
（1）在該實(shí)驗(yàn)中，圓底燒瓶的容積最適合的是C（填入正確選項(xiàng)前的字母）．
A.25mL         B.50mL         C.100mL      D.250mL
（2）步驟①中沸石的作用是防爆沸，使用分水器不斷分離除去水的目的是使平衡不斷地向正向移動．
（3）驟②中應(yīng)控制餾分的溫度在C．°
A.215〜220℃B.85〜90℃C.78〜80℃D.65〜70℃
（4）步驟③加入Na₂CO₃的作用是除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸；若Na₂CO₃加入不足，在之后蒸餾時，蒸餾燒瓶中可見到白煙生成，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是在苯甲酸乙酯中有未除凈的苯甲酸，受熱至100℃時升華．
（5）關(guān)于步驟④中的萃取分液操作敘述正確的是AD
A．水溶液中加入乙醚，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，分液漏斗倒轉(zhuǎn)過來，用力振搖
B．振搖幾次后需打開分液漏斗下口的玻璃塞放氣
C．經(jīng)幾次振搖并放氣后，手持分液漏斗靜置待液體分層
D．放出液體時，應(yīng)打開上口玻璃塞或?qū)⒉Ａ�塞上的凹槽對�?zhǔn)漏斗口上的小孔
（6）計(jì)算本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為92.12%．

Answer 1

分析 （1）加入圓底燒瓶中液體的體積大約為60mL，而燒瓶所能盛放溶液的體積不超過燒瓶體積的$\frac{2}{3}$，據(jù)此判斷圓底燒瓶的規(guī)格；
（2）單一液體混合物加熱易產(chǎn)生爆沸現(xiàn)象；減少生成物能促進(jìn)平衡向正反應(yīng)方向移動；
（3）溫度低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)時，苯甲酸乙酯不被蒸餾出，要使苯甲酸乙酯不被蒸餾出，則溫度應(yīng)低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)，所以溫度應(yīng)低于212.6℃，但要使乙醇和環(huán)己烷蒸餾出，所以溫度應(yīng)高于乙醇和環(huán)己烷的沸點(diǎn)；
（4）白煙是固體小顆粒，因?yàn)楸郊姿嵩?00℃會迅速升華，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，據(jù)此分析解答；
（5）分流漏斗的使用方法，必須將水溶液中加入乙醚，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．將分液漏斗倒轉(zhuǎn)過來，用力振搖，而且放出液體時，需將玻璃塞上的凹槽對準(zhǔn)漏斗口上的小孔，只有這樣液體才能順利流下；
（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）燒瓶所能盛放溶液的體積不超過燒瓶體積的$\frac{2}{3}$，現(xiàn)在加入圓底燒瓶中液體的體積大約為60mL，所以選取燒瓶的體積應(yīng)該為100mL，
故答案為：C；
（2）步驟①中沸石為了防止液體加熱煮沸時產(chǎn)生爆沸現(xiàn)象，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，生成物中有水生成，步驟①中使用分水器不斷分離除去水，可以使生成物的濃度減小，化學(xué)平衡向著正向移動，從而增大了產(chǎn)率，
故答案為：防爆沸；使平衡不斷地向正向移動；
（3）溫度低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)時，苯甲酸乙酯不被蒸餾出，要使苯甲酸乙酯不被蒸餾出，則溫度應(yīng)低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)，所以溫度應(yīng)低于212.6℃，但要使乙醇和環(huán)己烷蒸餾出，所以溫度應(yīng)高于乙醇和環(huán)己烷的沸點(diǎn)80.8，
故答案為：C；
（4）加入碳酸鈉的目的是除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸，若加入的碳酸鈉不足，則產(chǎn)品中存在苯甲酸，而苯甲酸在100℃會迅速升華，則蒸餾時會出現(xiàn)白煙現(xiàn)象，
故答案為：除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸；在苯甲酸乙酯中有未除凈的苯甲酸，受熱至100℃時升華；
（5）分流漏斗的使用方法，必須將水溶液中加入乙醚，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．將分液漏斗倒轉(zhuǎn)過來，用力振搖，而且放出液體時，需將玻璃塞上的凹槽對準(zhǔn)漏斗口上的小孔，只有這樣液體才能順利流下，
故選：A D；
（6）12.20g苯甲酸的物質(zhì)的量為：$\frac{12.20g}{122g/mol}$=0.1mol，理論生成的苯甲酸乙酯的質(zhì)量為0.1×150g=15g，而實(shí)際生成苯甲酸乙酯的質(zhì)量為：13.16mL×1.05g•ml^-1=13.818g，所以實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率═$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%=$\frac{13.818g}{15g}$×100%=92.12%，
故答案為：92.12%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確制備原理為解答關(guān)鍵，試題涉及酯化反應(yīng)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法、產(chǎn)率的計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素等知識，注意掌握物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)及評價原則，試題充分考查了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力．