环己酮是一种重要的有机化工原料。实验室合成环己酮的反应如下:
环己醇和环己酮的部分物理性质见下表:
物质 | 相对分子质量 | 沸点(℃) | 密度(g·cm—3、20 ℃) | 溶解性 | |
环己醇 | 100 | 161.1 | 0.9624 | 能溶于水和醚 | |
环己酮 | 98 | 155.6 | 0.9478 | 微溶于水,能溶于醚 |
现以20mL环己醇与足量Na2Cr2O7和硫酸的混合液充分反应,制得主要含环己酮和水的粗产品,然后进行分离提纯。其主要步骤有(未排序):
A.蒸馏、除去乙醚后,收集151℃~156℃馏分
B.水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层
C.过滤
D.往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液
E.加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量水
回答下列问题:
(1)上述分提纯步骤的正确顺序是 。
(2)b中水层用乙醚萃取的目的是 。
(3)从下关于萃取分液操作的叙述中,不正确的是 。
A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗,塞上玻璃塞,如图用力振荡
B.振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C.经几次振荡并放气后,手持分漏斗静置液体分层
D.分液时,需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔,再打开旋塞待下层液体全部流尽时,再从上口倒出上层液体
(4)在上述操作D中,加入NaCl固体的作用是 。蒸馏除乙醚的操作中采用的加热方式为 。
(5)蒸馏操作时,一段时间后发现未通冷凝水,应采取的正确方法是 。
(6)恢复至室温时,分离得到纯产品体积为12mL,则环己酮的产率约是 。
(1)D B E C A
(2)使水层中少量的有机物进一步被提取,提高产品的产量
(3)A B C
(4)降低环己酮的溶解度;增加水层的密度,有利于分层 水浴加热
(5)停止加热,冷却后通自来水
(6)60%(60.3%)
题目分析:(1)在上述方法中制取的物质环己酮中含有未反应的环己醇。由于环己醇能溶于水和醚,而环己酮微溶于水,能溶于醚,所以提纯步骤的正确步骤首先是往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液。然后水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层;再加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量水。接着进行过滤,除去MgSO4晶体。最后蒸馏、除去乙醚后,收集151℃~156℃馏分即得到纯净的环己酮。(2)在B中水层用乙醚萃取的目的是使水层中少量的有机物进一步被提取,提高产品的产量。(3)混合振荡:用左手握住分液漏斗活塞,右手压住分液漏斗口部,把分液漏斗倒转过来振荡,使两种液体充分接触,振荡后打开活塞,将漏斗内气体放出. 分液时,为了使液体能够顺利流出,需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔,下层液体从下口流出,上层的液体从上口倒出。因此,错误的操作为A B C 。(4)在上述操作D中,加入NaCl固体的作用是降低环己酮的溶解度;增加水层的密度,有利于分层。在蒸馏除乙醚的操作中为了减少环己酮的挥发造成的消耗。通常采用的加热方式为水浴加热。(5)蒸馏操作时,一段时间后若发现未通冷凝水,应采取的正确方法是停止加热,冷却后通自来水,否则会导致冷凝管炸裂。(6)实际产量:m(环己酮)=" 0.9478g/ml×12mL=" 11.3736g.n(环己酮)=m÷M=11.3736g÷98g/mol="0.116mol." m(环己醇)= 0.9624g/ml×20ml=19.248g.n(环己醇)=19.248g ÷100g/mol="0.19248mol" .所以环己酮的产率为:(0.116mol÷0.19248mol)×100% ="60%" 。