Question

17．工業上常用水楊酸與乙酸酐反應制取解熱鎮痛藥阿司匹林（乙酰水楊酸）．
【反應原理】
如圖1

【物質性質】

試劑	沸點（℃）	溶解度	化學性質
乙酸酐	139	在水中逐漸分解	略
乙酰水楊酸	略	微溶于水	與碳酸鈉反應生成水溶性鹽
水楊酸	211	微溶于冷水，易溶于熱水	略
乙酸	117.9	略	略

【實驗流程】
（1）物質制備：向大試管中依次加入2g水楊酸、5mL乙酸酐（密度為1.08g/mL）、5滴濃硫酸，振蕩大試管至水楊酸全部溶解，將其放入盛有熱水燒杯中，固定在鐵架臺上，在85℃～90℃條件下加熱5～10min．裝置如圖2：
（2）產品結晶：取下大試管，置于冷水中冷卻10min．待晶體完全析出，…抽濾，再洗滌晶體，抽干．
（3）產品提純：將粗產品轉移至150mL燒杯中，向其中慢慢加入試劑NaHCO₃并不斷攪拌至不再產生氣泡為止．進一步提純最終獲得乙酰水楊酸1.8g．
（4）純度檢驗：取少許產品加入盛有5mL水的試管中，加入1～2滴FeCl₃溶液，溶液呈淺紫色．
【問題討論】
（1）寫出水楊酸與碳酸氫鈉溶液反應的化學反應方程式．
（2）寫出水楊酸與足量碳酸鈉溶液反應后含苯環的生成物的結構簡式．
（3）流程（1）裝置圖中長導管的作用冷凝回流和平衡壓強．
（4）控制反應溫度85℃～90℃的原因既保持有較高的反應速率又減少物質的揮發．
（5）流程（2）中證明晶體洗滌干凈的操作方法：取最后一次洗滌濾液少許于試管中，滴加少量氯化鋇，再滴加稀鹽酸，若無沉淀出現則洗滌干凈，反之則未洗滌干凈
（6）流程（4）中溶液顯紫色，可能的原因是產品中仍然可能有水楊酸．
（7）1mol乙酰水楊酸與氫氧化鈉溶液反應可能，最多消耗3mol NaOH．
（8）實驗中乙酰水楊酸的產率為69%（已知：水楊酸、乙酰水楊酸的相對分子質量分別為138和180）．

Answer 1

分析 （1）根據水楊酸的結構簡式可知，水楊酸中有羧基，羧基能與碳酸氫鈉溶液反應產生二氧化碳；
（2）根據水楊酸的結構簡式可知，水楊酸中的羧基和酚羥基都能與足量碳酸鈉溶液反應，據此答題；
（3）圖2中試管用水浴加熱，所以流程（1）裝置圖中長導管可以冷凝回流和平衡壓強的作用；
（4）乙酸酐水解能生成乙酸，根據題中提供信息可知，乙酸易揮發，并保持適度的反應速率，據此控制反應溫度；
（5）流程（2）中晶體析出時表面有可能有硫酸根離子，所以判斷洗滌干凈的操作方法就是檢驗洗滌液中是否含有硫酸根離子；
（6）能使FeCl₃溶液呈淺紫色的是酚羥基；
（7）乙酰水楊酸中的酯基、羧基與氫氧化鈉都能反應，且乙酰水楊酸中的酯基水解后生成酚羥基也能與氫氧化鈉反應，據此答題；
（8）根據圖1中信息可知，1mol水楊酸生成1mol乙酰水楊酸，據此計算2g水楊酸理論上產生乙酰水楊酸的質量，根據的產率為$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%計算．

解答 解：（1）根據水楊酸的結構簡式可知，水楊酸中有羧基，羧基能與碳酸氫鈉溶液反應產生二氧化碳，所以水楊酸與碳酸氫鈉溶液反應的化學反應方程式為，
故答案為：；
（2）根據水楊酸的結構簡式可知，水楊酸中的羧基和酚羥基都能與足量碳酸鈉溶液反應，所以水楊酸與足量碳酸鈉溶液反應后含苯環的生成物的結構簡式為，
故答案為：；
（3）圖2中試管用水浴加熱，所以流程（1）裝置圖中長導管可以冷凝回流和平衡壓強的作用，
故答案為：冷凝回流和平衡壓強；
（4）乙酸酐水解能生成乙酸，根據題中提供信息可知，乙酸易揮發，并保持適度的反應速率，所以控制反應溫度為85℃～90℃可以既保持有較高的反應速率又減少物質的揮發，
故答案為：既保持有較高的反應速率又減少物質的揮發；
（5）流程（2）中晶體析出時表面有可能有硫酸根離子，所以判斷洗滌干凈的操作方法是取最后一次洗滌濾液少許于試管中，滴加少量氯化鋇，再滴加稀鹽酸，若無沉淀出現則洗滌干凈，反之則未洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌濾液少許于試管中，滴加少量氯化鋇，再滴加稀鹽酸，若無沉淀出現則洗滌干凈，反之則未洗滌干凈；
（6）能使FeCl₃溶液呈淺紫色的是酚羥基，所以流程（4）中溶液顯紫色，說明產品中仍然可能有水楊酸，
故答案為：產品中仍然可能有水楊酸；
（7）乙酰水楊酸中的酯基、羧基與氫氧化鈉都能反應，且乙酰水楊酸中的酯基水解后生成酚羥基也能與氫氧化鈉反應，所以1mol乙酰水楊酸與氫氧化鈉溶液反應可能，最多消耗3mol NaOH，
故答案為：3；
（8）根據圖1中信息可知，1mol水楊酸生成1mol乙酰水楊酸，所以2g水楊酸理論上產生乙酰水楊酸的質量為$\frac{180}{138}$×2g=2.61g，所以乙酰水楊酸的產率為$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%=$\frac{1.8g}{2.61g}$×100%=69%，
故答案為：69%．

點評 本題考查有機物制備實驗方案，涉及對操作及條件控制的分析評價、洗滌、物質的分離提純、產率計算等，側重考查學生對知識的遷移運用、分析解決問題的能力，難度中等．