Question

1．苯甲酸乙酯（C₉H₁₀O₂）別名為安息香酸乙酯． 它是一種無色透明液體，不溶于水，稍有水果氣味，用于配制香水香精和人造精油，大量用于食品工業中，也可用作有機合成中間體，溶劑等．其制備方法為：

已知：

名稱	相對分子質量	顏色，狀態	沸點（℃）	密度（g•cm-3）
苯甲酸*	122	無色片狀晶體	249	1.2659
苯甲酸乙酯	150	無色澄清液體	212.6	1.05
乙醇	46	無色澄清液體	78.3	0.7893
環己烷	84	無色澄清液體	80.8	0.7318

*苯甲酸在100℃會迅速升華．
實驗步驟如下：
①在圓底燒瓶中加入12.20g苯甲酸，25mL 95%的乙醇（過量），20mL環己烷以及4mL濃硫酸，混合均勻并加入沸石，按圖所示裝好儀器，控制溫度在65～70℃加熱回流2h．利用分水器不斷分離除去反應生成的水，回流環己烷和乙醇．
②反應結束，打開旋塞放出分水器中液體后，關閉旋塞，繼續加熱，至分水器中收集到的液體不再明顯增加，停止加熱．
③將燒瓶內反應液倒入盛有適量水的燒杯中，分批加入Na₂CO₃至溶液至呈中性．用分液漏斗分出有機層，水層用25mL乙醚萃取分液，然后合并至有機層，加入氯化鈣，靜置，過濾，對濾液進行蒸餾，低溫蒸出乙醚和環己烷后，繼續升溫，接收210～213℃的餾分．
④檢驗合格，測得產品體積為12.86mL．
回答下列問題：
（1）在該實驗中，圓底燒瓶的容積最適合的是（填入正確選項前的字母）C．
A．25mL  B．50mL  C．100mL  D．250mL
（2）步驟①中使用分水器不斷分離除去水的目的是使平衡不斷地向正向移動．
（3）步驟②中應控制餾分的溫度在C．
A．65～70℃B．78～80℃C．85～90℃D．215～220℃
（4）步驟③加入Na₂CO₃的作用是除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸；若Na₂CO₃加入不足，在之后蒸餾時，蒸餾燒瓶中可見到白煙生成，產生該現象的原因是在苯甲酸乙酯中有未除凈的苯甲酸，受熱至100℃時升華．
（5）關于步驟③中的萃取分液操作敘述正確的是AD
A．水溶液中加入乙醚，轉移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，分液漏斗倒轉過來，用力振搖
B．振搖幾次后需打開分液漏斗上口的玻璃塞放氣
C．經幾次振搖并放氣后，手持分液漏斗靜置待液體分層
D．放出液體時，應打開上口玻璃塞或將玻璃塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔
（6）計算本實驗的產率為90.02%．

Answer 1

分析 （1）加入圓底燒瓶中液體的體積大約為60mL，而燒瓶所能盛放溶液的體積不超過燒瓶體積的$\frac{2}{3}$，據此判斷圓底燒瓶的規格；
（2）減少生成物能促進平衡向正反應方向移動；
（3）溫度低于苯甲酸乙酯的沸點時，苯甲酸乙酯不被蒸餾出，要使苯甲酸乙酯不被蒸餾出，則溫度應低于苯甲酸乙酯的沸點，所以溫度應低于212.6℃，但要使乙醇和環己烷蒸餾出，所以溫度應高于乙醇和環己烷的沸點；
（4）白煙是固體小顆粒，因為苯甲酸在100℃會迅速升華，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，據此分析解答；
（5）分流漏斗的使用方法，必須將水溶液中加入乙醚，轉移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．將分液漏斗倒轉過來，用力振搖，而且放出液體時，需將玻璃塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔，只有這樣液體才能順利流下；
（6）實驗的產率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%；

解答 解：（1）燒瓶所能盛放溶液的體積不超過燒瓶體積的$\frac{2}{3}$，現在加入圓底燒瓶中液體的體積大約為60mL，所以選取燒瓶的體積應該為100mL，
故答案為：C；
（2）反應為可逆反應，生成物中有水生成，步驟①中使用分水器不斷分離除去水，可以使生成物的濃度減小，化學平衡向著正向移動，從而增大了產率，
故答案為：使平衡不斷地向正向移動；
（3）溫度低于苯甲酸乙酯的沸點時，苯甲酸乙酯不被蒸餾出，要使苯甲酸乙酯不被蒸餾出，則溫度應低于苯甲酸乙酯的沸點，所以溫度應低于212.6℃，但要使乙醇和環己烷蒸餾出，所以溫度應高于乙醇和環己烷的沸點80.8，
故答案為：C；
（4）加入碳酸鈉的目的是除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸，若加入的碳酸鈉不足，則產品中存在苯甲酸，而苯甲酸在100℃會迅速升華，則蒸餾時會出現白煙現象，
故答案為：除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸；在苯甲酸乙酯中有未除凈的苯甲酸，受熱至100℃時升華；
（5）分流漏斗的使用方法，必須將水溶液中加入乙醚，轉移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．將分液漏斗倒轉過來，用力振搖，而且放出液體時，需將玻璃塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔，只有這樣液體才能順利流下，
故選：A D；
（6）12.20g苯甲酸的物質的量為：$\frac{12.20g}{122g/mol}$=0.1mol，理論生成的苯甲酸乙酯的質量為0.1×150g=15g，而實際生成苯甲酸乙酯的質量為：12.86mL×1.05g•ml^-1=13.503g，所以實驗的產率═$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%=$\frac{13.503}{15}$×100%=90.02%，
故答案為：90.02%．

點評 本題考查了物質制備方案的設計，題目難度中等，明確制備原理為解答關鍵，試題涉及酯化反應原理、化學實驗基本操作方法、產率的計算、化學平衡的影響因素等知識，注意掌握物質制備方案的設計及評價原則，試題充分考查了學生的分析能力及靈活應用基礎知識的能力．