问题 实验题

苯甲酸乙酯(C9H10O2)稍有水果气味,用于配制香水香精和人造精油,大量用于食品工业中,也可用作有机合成中间体、溶剂等。其制备方法为:

已知:

 颜色、状态沸点(℃)  密度(g·cm-3
*苯甲酸无色、片状晶体2491.2659
苯甲酸乙酯无色澄清液体212.61.05
乙醇无色澄清液体78.30.7893
环己烷无色澄清液体80.80.7318
 

*苯甲酸在100 ℃会迅速升华。

实验步骤如下:

a.在100 mL圆底烧瓶中加入12.20 g苯甲酸、25 mL乙醇(过量)、20 mL 环己烷,以及4 mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按下图所示装好仪器,控制温度在65~70 ℃加热回流2 h。反应时环己烷—乙醇—水会形成“共沸物”(沸点62.6 ℃)蒸馏出来,再利用分水器不断分离除去反应生成的水,回流环己烷和乙醇。

b.反应结束,打开旋塞放出分水器中液体后,关闭旋塞。继续加热,至分水器中收集到的液体不再明显增加,停止加热。

c.将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中,分批加入Na2CO3至溶液呈中性。

d.用分液漏斗分出有机层,水层用25 mL乙醚萃取分液,然后合并至有机层。加入氯化钙,对粗产物进行蒸馏,低温蒸出乙醚后,继续升温,接收210~213℃的馏分。

e.检验合格,测得产品体积为12.86 mL。

回答下列问题:

(1)①步骤a中使用分水器不断分离除去水的目的是__________________________。

②步骤b中应控制馏分的温度在________。

A.65~70 ℃       B.78~80 ℃      C.85~90 ℃      D.215~220 ℃

③加入乙醇过量的主要原因是____________________________________。

(2)若Na2CO3加入不足,在步骤d蒸馏时,蒸馏烧瓶中可见到白烟生成,产生该现象的原因是_____________________________________________________________________。

(3)关于步骤d中的分液操作叙述正确的是________。

A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗中,塞上玻璃塞。将分液漏斗倒转过来,用力振摇

B.振摇几次后需打开分液漏斗下口的玻璃活塞放气

C.经几次振摇并放气后,手持分液漏斗静置待液体分层

D.放出液体时,需将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔

(4)该实验的产率为________。

答案

(1)①有利于平衡不断向正反应方向移动 ②C

③步骤b中分水器中放出的液体中含有乙醇

(2)苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸,在受热至100 ℃时发生升华 (3)ABD (4)90%

(1)该反应为可逆反应,除去生成物之一水可使平衡向右移动,有利于苯甲酸乙酯的生成。步骤b中温度应控制在使环己烷和乙醇能挥发至分水器中,通过分水器中液面不再增加判断乙醇已经消耗尽,反应基本完成。步骤b中放出的分水器中的液体中含有乙醇,故乙醇需要过量。

(2)根据题中信息,加入Na2CO3的目的是中和未反应的苯甲酸,使之生成溶于水的苯甲酸钠进入水层而除去,若加入Na2CO3的量少,则剩余苯甲酸,而苯甲酸在100 ℃时升华,产生现象为白烟。

(3)萃取时需要使萃取剂与水层充分接触,故转移至分液漏斗中后需要塞上玻璃塞,将分液漏斗倒转过来,用力振摇,为了防止分液漏斗中气压过大将玻璃塞弹开,需要不断打开玻璃活塞放气;然后置于铁架台上静置、待分层后分液,为了平衡分液漏斗中气压与大气压,分液前需要打开玻璃塞或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔。

(4)由乙醇过量,可根据苯甲酸的质量求其理论产量

m=15.0 g

故其产率为:×100%=90%。

解答题
单项选择题