Question

10．阿司匹林的有效成分是乙酰水楊酸（）．實驗室以水楊酸（鄰羥基苯甲酸）與醋酸酐[（CH₃CO）₂O]為主要原料合成乙酰水楊酸，制備的主要反應如圖1：操作流程如圖2：
已知：水楊酸和乙酰水楊酸均微溶于水，但其鈉鹽易溶于水，醋酸酐遇水分解生成醋酸．
回答下列問題：
（1）合成過程中最合適的加熱方法是水浴加熱．
（2）制備過程中，水楊酸會形成聚合物的副產物．寫出該聚合物的結構簡式．
（3）粗產品提純：
①分批用少量飽和NaHCO₃溶解粗產品，目的是使乙酰水楊酸轉化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，便于與聚合物分離．判斷該過程結束的方法是沒有CO₂產生．
②濾液緩慢加入濃鹽酸中，看到的現象是有渾濁產生．
③檢驗最終產品中是否含有水楊酸的化學方法是取少量結晶于試管中，加蒸餾水溶解，滴加FeCl₃溶液，若呈紫藍色則含水楊酸．
（4）阿司匹林藥片中乙酰水楊酸含量的測定步驟（假定只含乙酰水楊酸和輔料，輔料不參與反應）：Ⅰ．稱取阿司匹林樣品m g；
Ⅱ．將樣品研碎，溶于V₁ mL a mol•L^-1NaOH（過量）并加熱，除去輔料等不溶物，將所得溶液移入錐形瓶；
Ⅲ．向錐形瓶中滴加幾滴甲基橙，用濃度為b mol•L^-1的標準鹽酸到滴定剩余的NaOH，消耗鹽酸的體積為V₂mL．
①寫出乙酰水楊酸與過量NaOH溶液加熱發生反應的化學方程式：+3NaOHCH₃COONa+2H₂O+．
②阿司匹林藥片中乙酰水楊酸質量分數的表達式為$\frac{0.180（a{V}_{1}-b{V}_{2}）}{3m}$．

Answer 1

分析 （1）合成阿司匹林的反應條件是濃硫酸催化劑，加熱85°C-90°C，需要溫度計控制水浴溫度加熱；
（2）水楊酸含有羧基和羥基，可以發生縮聚反應，原則是羧基掉羥基，羥基掉氫原子，據此書寫高聚物；
（3）①飽和NaHCO₃可以使乙酰水楊酸轉化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，便于與聚合物分離；
②強酸可以制取弱酸，生成乙酰水楊酸，乙酰水楊酸微溶于水，據此回答；
③水楊酸中含有酚羥基，滴加FeCl₃溶液，呈紫藍色；
（4）①乙酰水楊酸與過量NaOH溶液加熱發生反應時酯基在堿性條件下水解，同時羧基與堿中和，據此書寫方程式；
②根據題意計算乙酰水楊酸消耗的氫氧化鈉的物質的量，結合乙酰水楊酸的物質的量是消耗的氫氧化鈉的物質的量的$\frac{1}{3}$，可以得到阿司匹林藥片中乙酰水楊酸質量分數．

解答 解：（1）控制溫度在85℃～90℃，溫度低于100℃，應采取水浴加熱，故答案為：水浴加熱；
（2）水楊酸含有羧基和羥基，可以發生縮聚反應，原則是羧基掉羥基，羥基掉氫原子，得到高聚物：，故答案為：；
（3）①用少量飽和NaHCO₃溶解粗產品，目的是使乙酰水楊酸轉化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，便于與聚合物分離；判斷該過程結束的方法是沒有氣體產生，
故答案為：使乙酰水楊酸轉化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，便于與聚合物分離；沒有CO₂產生；
②濾液緩慢加入濃鹽酸中，生成乙酰水楊酸，乙酰水楊酸微溶于水，所以會有渾濁產生，故答案為：有渾濁產生；
③檢驗最終產品中是否含有水楊酸的化學方法是：取少量結晶于試管中，加蒸餾水溶解，滴加FeCl₃溶液，若呈紫藍色則含水楊酸，
故答案為：取少量結晶于試管中，加蒸餾水溶解，滴加FeCl₃溶液，若呈紫藍色則含水楊酸；
（4）①乙酰水楊酸與過量NaOH溶液加熱發生反應時酯基在堿性條件下水解，同時羧基與堿中和，反應為：+3NaOHCH₃COONa+2H₂O+，故答案為：+3NaOHCH₃COONa+2H₂O+；
②乙酰水楊酸消耗的氫氧化鈉的物質的量為：aV₁×10^-3-bV₂×10^-3，乙酰水楊酸的物質的量是消耗的氫氧化鈉的物質的量的$\frac{1}{3}$，阿司匹林藥片中乙酰水楊酸質量分數的表達式為$\frac{0.180（a{V}_{1}-b{V}_{2}）}{3m}$，故答案為：$\frac{0.180（a{V}_{1}-b{V}_{2}）}{3m}$．

點評 本題考查有機物合成的方案設計與評價，題目難度較大，本題注意把握實驗操作原理，把握題給信息，掌握實驗操作方法，學習中注意積累．