Question

9．阿司匹林（乙酰水楊酸， ）是世界上應用最廣泛的解熱、鎮痛和抗炎藥．乙酰水楊酸受熱易分解，分解溫度為128～135℃．某學習小組在實驗室以水楊酸（鄰羥基苯甲酸）與醋酸酐[（CH₃CO）₂O]為主要原料合成阿司匹林，制備基本操作流程如圖1：

主要試劑和產品的物理常數

名稱	相對分子質量	熔點或沸點（℃）	水
水楊酸	138	158（熔點）	微溶
醋酸	102	139.4（沸點）	反應
乙酸水楊酸	180	135（熔點）	微溶

請根據以上信息回答下列問題：
（1）制備阿司匹林時，要使用干燥的儀器的原因是防止乙酸酐水解；
（2）寫出制備阿司匹林的化學方程式；
（3）①合成阿斯匹林時，最合適的加熱方法是水浴加熱；
②過濾所得粗產品要用少量冰水洗滌，則洗滌的具體操作是關閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，重復上述操作2-3次；
（4）提純粗產物中加入飽和NaHCO₃溶液至沒有CO₂產生為止，再過濾，則加飽和NaHCO₃溶液的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；
另一種改進的提純方法，稱為重結晶提純法．方法如下：
[粗產品]$→_{沸石}^{乙酸乙酯}$ $→_{回流}^{加熱}$ $\stackrel{趁熱過濾}{→}$ $→_{抽濾}^{冷卻}$ $→_{干燥}^{洗滌}$[乙酰水楊酸]
（5）改進的提純方法中加熱回流的裝置如2圖所示，使用溫度計的目的是控制反應溫度，防止溫度過高，避免乙酰水楊酸受熱分解；冷凝水的流進方向是b（填“b”或“c”）
（6）檢驗產品中是否含有水楊酸的試劑是FeCl₃溶液；
（7）該學習小組在實驗中原料用量：2.0g水楊酸、5.0mL醋酸酐（ρ=1.08g/cm³），最終稱得產品m=2.2g，則所得乙酰水楊酸的產率為84.3%．

Answer 1

分析 醋酸酐和水楊酸混合，然后向混合溶液中加入濃硫酸，搖勻后加熱至85℃，然后冷卻、過濾、水洗得到粗產品，然后向粗產品中加入飽和碳酸氫鈉溶液，使乙酰水楊酸轉化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，從而除去雜質；然后加入濃鹽酸除去剩余的碳酸氫鈉、將乙酰水楊酸鈉轉化為乙酰水楊酸，最后過濾、洗滌、干燥得到乙酰水楊酸．
（1）乙酸酐容易水解，
（2）水楊酸與乙酸酐在濃硫酸、水浴85～90℃條件下反應生成與乙酸；
（3）①控制溫度85～90℃，應采取水浴加熱；
②向漏斗中加冰水至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，重復上述操作2-3次；
（4）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；
（5）使用溫度計的目的是控制溫度，防止乙酰水楊酸分解，采取逆流原理通入冷凝水；
（6）水楊酸中含有酚羥基，遇FeCl₃溶液發生顯色反應；
（7）先過量計算，根據不足量的物質計算乙酰水楊酸的理論產量，進而計算乙酰水楊酸的產率．

解答 解：醋酸酐和水楊酸混合，然后向混合溶液中加入濃硫酸，搖勻后加熱至85℃，然后冷卻、過濾、水洗得到粗產品，然后向粗產品中加入飽和碳酸氫鈉溶液，使乙酰水楊酸轉化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，從而除去雜質；然后加入濃鹽酸除去剩余的碳酸氫鈉、將乙酰水楊酸鈉轉化為乙酰水楊酸，最后過濾、洗滌、干燥得到乙酰水楊酸．
（1）乙酸酐容易水解，制備阿司匹林時，要使用干燥防止乙酸酐水解
故答案為：防止乙酸酐水解；
（2）水楊酸與乙酸酐在濃硫酸、水浴85～90℃條件下反應生成與乙酸，反應方程式為：，
故答案為：；
（3）①控制溫度85～90℃，溫度低于100℃，應采取水浴加熱，受熱均勻，便于控制溫度，
故答案為：水浴加熱；
②用少量冰水洗滌的具體操作是：關閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，重復上述操作2-3次，
故答案為：關閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，重復上述操作2-3次；
（4）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，
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；
（5）使用溫度計的目的是控制溫度，防止乙酰水楊酸分解，采取逆流原理通入冷凝水，充分冷凝，即冷凝水的流進方向是b口，
故答案為：控制反應溫度，防止溫度過高，避免乙酰水楊酸受熱分解；b；
（6）酚羥基能和氯化鐵發生顯色反應，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，若呈紫色則含水楊酸，
故答案為：FeCl₃溶液；
（7）水楊酸完全反應消耗乙酸酐質量為2.0g×$\frac{102}{138}$=1.48g＜5mL×1.08g/mol=5.4g，故乙酸酐足量，乙酰水楊酸的理論產量為2.0g×$\frac{180}{138}$，乙酰水楊酸的產率為$\frac{2.2g}{2.0×\frac{180}{138}}$×100%=84.3%，
故答案為：84.3%．

點評 本題考查有機物的制備與合成，注意對題目信息的應用，掌握物質分離提純常用方法，較好的考查學生分析能力與知識遷移應用，題目難度中等．