Question

8．乙酸異戊酯是組成蜜蜂信息素質的成分之一，具有香蕉的香味，實驗室制備乙酸異戊酯的反應裝置示意圖1、化學反應式和有關數據如表：
+$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$+H₂O

	相對分子質量	密度/（g•cm-3）	沸點/℃	水中溶解性
異戊醇	88	0.8123	131	微溶
乙酸	60	1.0492	118	溶
乙酸異戊酯	130	0.8670	142	難溶

實驗步驟：
在A中加入4.4g的異戊醇，6.0g的乙酸、數滴濃硫酸和2～3片碎瓷片，開始緩慢加熱A，回流50分鐘，反應液冷至室溫后，倒入分液漏斗中，分別用少量水，飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌，分出的產物加入少量無水硫酸鎂固體，靜置片刻，過濾除去硫酸鎂固體，進行蒸餾純化，收集140～143℃餾分，得乙酸異戊酯3.9g．回答下列問題：
（1）裝置B的名稱是：球形冷凝管；
（2）在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是：洗掉大部分硫酸和醋酸； 第二次水洗的主要目的是：洗掉碳酸氫鈉；
（3）在洗滌、分液操作中，應充分振蕩，然后靜置，待分層后d（填標號），
A．直接將乙酸異戊酯從分液漏斗上口倒出
B．直接將乙酸異戊酯從分液漏斗下口放出
C．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從下口放出
D．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從上口放出
（4）本實驗中加入過量乙酸的目的是：提高醇的轉化率；
（5）實驗中加入少量無水硫酸鎂的目的是：干燥乙酸異戊酯；
（6）在圖2蒸餾操作中，儀器選擇及安裝都正確的是：b（填標號）；
（7）本實驗的產率是：c；A．30%  B．40%  C．50%  D．60%
（8）在進行蒸餾操作時，若從130℃開始收集餾分，產率偏高（填高或者低）原因是會收集少量未反應的異戊醇．

Answer 1

分析 在裝置A中加入反應混合物和2～3片碎瓷片，開始緩慢加熱A，利用冷凝管冷凝回流50分鐘，反應液冷至室溫后，倒入分液漏斗中，先用少量水洗掉大部分硫酸和醋酸，再用水洗滌碳酸氫鈉溶液，分出的產物加入少量無水硫酸鎂固體作干燥劑，靜置片刻，過濾除去硫酸鎂固體，進行蒸餾純化，收集140～143℃餾分，得乙酸異戊酯，還考查了反應物轉化率的提高方法，同時進行產率的計算有誤差分析；
（1）根據題中儀器B的構造判斷該儀器的名稱；
（2）在洗滌操作中，第一次洗滌的主要目的是除去大部分催化劑硫酸和醋酸；第二次水洗，主要目的是除去產品中殘留的碳酸氫鈉；
（3）根據乙酸異戊酯的密度及正確的分液操作方法進行解答；
（4）根據反應物對增加一種反應物的濃度，可以使另一種反應物的轉化率提高進行判斷加入過量乙酸的目的；
（5）少量無水硫酸鎂能夠吸收乙酸異戊酯中少量的水分，起到干燥作用；
（6）先根據溫度計在蒸餾操作中的作用排除ad，再根據球形冷凝管容易使產品滯留，不能全部收集到錐形瓶中，得出正確結論；
（7）先計算出乙酸和異戊醇的物質的量，然后判斷過量情況，根據不足量計算出理論上生成乙酸異戊酯的物質的量，最后根據實際上制取的乙酸異戊酯計算出產率；
（8）若從130℃便開始收集餾分此時的蒸氣中含有異戊醇，會收集少量的未反應的異戊醇，導致獲得的乙酸異戊酯質量偏大．

解答 解：（1）由裝置中儀器B的構造可知，儀器B的名稱為球形冷凝管，故答案為：球形冷凝管；
（2）反應后的溶液要經過多次洗滌，在洗滌操作中，第一次洗滌的主要目的是除去大部分催化劑硫酸和醋酸；第一步中飽和碳酸氫鈉溶液既可以除去未洗凈的醋酸，也可以降低酯的溶解度，但第一步洗滌后生成的酯中混有碳酸氫鈉，所以第二次水洗，主要目的是除去產品中殘留的碳酸氫鈉，故答案為：洗掉大部分硫酸和醋酸；洗掉碳酸氫鈉；
（3）由于酯的密度比水小，二者互不相溶，因此水在下層，酯在上層；分液時，要先將水層從分液漏斗的下口放出，待到兩層液體界面時關閉分液漏斗的活塞，再將乙酸異戊酯從上口放出，所以正確的為d，故答案為：d；
（4）酯化反應是可逆反應，增大反應物的濃度可以使平衡正向移動；增加一種反應物的濃度，可以使另一種反應物的轉化率提高，因此本實驗中加入過量乙酸的目的是提高轉化率，故答案為：提高醇的轉化率；
（5）實驗中加入少量無水硫酸鎂的目的是吸收酯中少量的水分，對其進行干燥，故答案為：干燥乙酸異戊酯；
（6）在蒸餾操作中，溫度計的水銀球要放在蒸餾燒瓶的支管口處，所以ad錯誤；c中使用的是球形冷凝管容易使產品滯留，不能全部收集到錐形瓶中，因此儀器及裝置安裝正確的是b，故答案為：b；
（7）乙酸的物質的量為：n=$\frac{6.0g}{60g/mol}$=0.1mol，異戊醇的物質的量為：n=$\frac{4.4g}{88g/mol}$=0.05mol，由于乙酸和異戊醇是按照1：1進行反應，所以乙酸過量，生成乙酸異戊酯的量要按照異戊醇的物質的量計算，即理論上生成0.05mol乙酸異戊酯；實際上生成的乙酸異戊酯的物質的量為=$\frac{3.9g}{130g/mol}$=0.03mol，所以實驗中乙酸異戊酯的產率為：$\frac{0.03mol}{0.06mol}$×100%=50%，故答案為：c；
（8）在進行蒸餾操作時，若從130℃便開始收集餾分此時的蒸氣中含有異戊醇，會收集少量的未反應的異戊醇，因此會導致產率偏高，故答案為：高；會收集少量未反應的異戊醇．

點評 本題為一道高考題真題，考查了常見儀器的構造與安裝、混合物的分離、提純、物質的制取、藥品的選擇及使用、物質產率的計算等知識，題目難度較大，試題涉及的題量較大，知識點較多，充分培養了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．