Question

【題目】丙烯酸甲酯是一種重要的化工原料，實驗室制備丙烯酸甲酯的反應、裝置示意圖和有關數據如下：

	沸點（℃）	溶解性	毒性
丙烯酸	142	與水互溶，易溶于有機溶劑	有毒
甲醇	65	與水互溶，易溶于有機溶劑	有毒
丙烯酸甲酯	80.5	難溶于水，易溶于有機溶劑	無毒

實驗步驟：

①向三頸瓶中加入10.0g丙烯酸、6.0g甲醇、數滴濃硫酸和幾粒沸石，緩慢加熱。

②反應30min后，停止加熱，反應液冷卻后，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌。

③取上層油狀液體，用少量無水MgSO4干燥后蒸餾，收集70~90℃餾分。

回答下列問題：

（1）反應過程采用水浴加熱，原因是___。

（2）圖甲中油水分離器的作用是___。

（3）判斷酯化反應達到平衡的現象為__。

（4）第一次水洗的主要目的是___。

（5）在洗滌、分液步驟中用到的主要玻璃儀器有燒杯、___。

（6）圖乙所示裝置中冷卻水的進口為___(填字母)。

為分析產率，進行如下實驗：將收集到的餾分平均分成五份，取出一份置于錐形瓶中，加入2.5mol/LKOH溶液10.00mL，加熱使之完全水解；用酚酞作指示劑，向冷卻后的溶液中滴加0.5mol/LHCl溶液，中和過量的KOH，共消耗鹽酸20.00mL。

（7）本次制備實驗的產率為___。

Answer 1

【答案】便于控制溫度，受熱均勻 除去反應中生成的水，使化學平衡向右移動，增大轉化率 油水分離器中水面保持穩定 除硫酸 分液漏斗 g 54%

【解析】

由題可知，由丙烯酸和甲醇制備丙烯酸甲酯的反應是可逆反應；利用圖甲所示的裝置制備丙烯酸甲酯，為了使加熱更均勻，溫度易于控制，可以選擇水浴的方式進行加熱；由于該反應是可逆反應，為了獲得更高的產率，可以利用油水分離器，將反應過程中生成的水從體系內移除以使反應正向進行更有利；制備反應結束后，產物混合物中含有硫酸，未反應完全的丙烯酸和甲醇等雜質，在對產物進行提純時，要考慮雜質與產物的溶解性差異，依次用少量水，飽和碳酸氫鈉以及水洗滌后，再進行蒸餾即可獲得純度較高的產物。

(1)水浴加熱相比于直接加熱具有受熱均勻和溫度易于控制的優點；

(2)制備丙烯酸甲酯的反應是可逆反應，利用油水分離器將反應過程中生成的水從體系中移除，可以使反應正向進行更容易，以獲得更高的產率；

(3)當丙烯酸甲酯的制備反應達到平衡狀態時，水生成的速率和消耗的速率相同，那么油水分離器中的液面會保持穩定；

(4)對反應后的混合物分離時，首先用少量水洗滌，主要是去除混合物中的硫酸；再用飽和碳酸氫鈉溶液洗滌可以去除甲醇以及丙烯酸，同時降低丙烯酸甲酯的溶解；

(5)洗滌和分液時用到的主要的玻璃儀器有燒杯和分液漏斗；

(6)蒸餾操作，為達到較好的冷凝效果，直形冷凝管下端進水上端出水，因此g為冷卻水進口；

(7)甲醇的質量為6.0g，摩爾質量為32g/mol；丙烯酸質量為10.0g，摩爾質量為72g/mol；二者按照1:1反應，因此甲醇相對過量；理想情況下，丙烯酸可以全部轉化為丙烯酸甲酯；根據滴定實驗的數據可知，獲得的丙烯酸甲酯的物質的量為，那么產率為：。