Question

3．環己酮是如圖1種重要的化工原料、有機溶劑．
設計下列實驗制備環己酮：
實驗原理利用環己醇可在重鉻酸鉀溶液中氧化制得（副產物省略）：
副產物可能有己二酸（HOOCCH₂CH₂CH₂CH₂COOH）等．可能用到的有關數據如下：

	相對分子量	密度/g•cm-3	熔點/℃	沸點/℃	溶解性
環己醇	100	0.9618	26	161	微溶于水
環己酮	0.8102	0.8102	-45	155.6	微溶于水

制備粗產品：
準確稱取10.0g環己醇裝于一只大燒杯里，分三次加入6g重鉻酸鉀和3mL濃硫酸，每加一次都要振搖混勻，并控制反應溫度在55～60℃．反應約30min后溫度開始下降，再放置15min，其間不斷振蕩，使反應液呈墨綠色為止．

提純產品：
步驟1：向反應液中加入適量蒸餾水，按下列裝置如2行水蒸氣蒸餾．
步驟2：收集所有餾出液，向餾出液中加入飽和食鹽水，分液得到有機物．
步驟3：用乙醚萃取水溶液中有機物，將萃取液合并于有機化合物中．
步驟4：將有機混合物再裝于下列裝置L中，加入適量生石灰，再蒸餾，收集151～155℃餾分，得到產品6.5g．
請回答下列問題：
（1）重鉻酸鉀是強氧化劑，分批加入的目的是減少副產物生成．制備產品溫度控制在55～60℃，應選擇的加熱方式是水浴加熱（填“直接加熱”或“水浴加熱”）．
（2）在提純產品的步驟3中用乙醚萃取水溶液中有機物，其目的是減少產品損失．
（3）在分餾中，如果用燒杯替代T儀器，產率可能會偏低（ 填“偏高”“偏低”或“無影響”，下同），如果用氯化鈣替代生石灰，產率可能會偏高，如果溫度計水銀球高于支管口，產率可能會偏高．
（4）在實驗過程中，是先B后A（填“A”或“B”，A為加熱酒精燈，B為通冷凝水），冷凝管中進水口是b（填“a”或“b”），加熱之前，應在L燒瓶中加入幾塊碎瓷片，其目的是防液體暴沸．
（5）設計一個簡單實驗證明含少量環己醇雜質的產品中是否有己二酸：取產品于試管，加入蒸餾水，再加入碳酸氫鈉溶液，弱產生氣泡，則含有己二酸．否則，不含己二酸（寫出步驟、現象和結論）．
（6）根據上述數據，計算本實驗產率為B．
A.65.0%            B.66.3%          C.68.6%          D.70.2%

Answer 1

分析 （1）環己醇在重鉻酸鉀溶液中被氧化成環己酮，重鉻酸鉀溶液較多時也可氧化成己二酸；根據實驗溫度控制在55～60℃，確定加熱方式；
（2）環己酮微溶于水，所以在水溶液中有少量的環己酮；
（3）燒杯口較大，部分環己酮能揮發；生石灰能與副產物己二酸、水等反應，使這些物質不能被蒸餾出來，而氯化鈣不能與己二酸反應，吸收的水在加熱時也容易失去，溫度計水銀球高于支管口，蒸出的物質沸點偏高，蒸出的物質會增多，據此答題；
（4）為減少產物的損失，應先通冷凝水再加熱，逆流冷卻效果好，碎瓷片可以防止瀑沸；
（5）根據己二酸能使碳酸氫鈉溶液產生氣泡，檢驗己二酸的存在；
（6）根據產率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%計算．

解答 解：（1）環己醇在重鉻酸鉀溶液中被氧化成環己酮，重鉻酸鉀溶液較多時也可氧化成己二酸，所以重鉻酸鉀要分批加入；根據實驗溫度控制在55～60℃，所以可以用水浴的加熱方式，
故答案為：減少副產物生成；水浴加熱；
（2）環己酮微溶于水，所以在水溶液中有少量的環己酮，用乙醚萃取水溶液中有機物，可以減少產品損失，
故答案為：減少產品損失；
（3）燒杯口較大，部分環己酮能揮發，產率可能會偏低；生石灰能與副產物己二酸、水等反應，使這些物質不能被蒸餾出來，而氯化鈣不能與己二酸反應，吸收的水在加熱時也容易失去，所以如果用氯化鈣替代生石灰，產率可能會偏高，溫度計水銀球高于支管口，蒸出的物質沸點偏高，蒸出的物質會增多，產率可能會偏高，
故答案為：偏低；偏高；偏高；
（4）為減少產物的損失，應先通冷凝水再加熱，逆流冷卻效果好，所以冷凝管中進水口是b，碎瓷片可以防止液體瀑沸，
故答案為：B； A；b； 防液體暴沸；
（5）根據己二酸能使碳酸氫鈉溶液產生氣泡，檢驗己二酸的存在，實驗方案為取產品于試管，加入蒸餾水，再加入碳酸氫鈉溶液，弱產生氣泡，則含有己二酸．否則，不含己二酸，
故答案為：取產品于試管，加入蒸餾水，再加入碳酸氫鈉溶液，弱產生氣泡，則含有己二酸．否則，不含己二酸；
（6）10.0g環己醇的物質的量為$\frac{10.0}{100}$mol=0.1mol，生成的環己酮的物質的量為0.1mol，其質量為0.1×98g=9.8g，所以環己酮的產率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%=$\frac{6.5g}{9.8g}$×100%=66.3%，故選B．

點評 本題考查有機實驗制備，涉及對裝置與操作的分析評價、物質的分離提純、產率計算等，難度中等，是對學生綜合能力的考查．