Question

17．某化學小組以苯甲酸為原料制取苯甲酸甲酯，并用制得的苯甲酸甲酯進行堿性水解的實驗．
I．制取苯甲酸甲酯：實驗裝置如下：

（1）寫出制取苯甲酸甲酯的化學方程式：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O．
（2）根據化學計量數之比，反應物甲醇應過量，其理由是該合成反應是可逆反應，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，易損失，增加甲醇投料量，提高產率或苯甲酸的轉化率．
（3）此制取過程比教材中乙酸乙酯的制備復雜很多，寫出用此過程制備苯甲酸甲酯的優點：產率高或純度高．
Ⅱ．苯甲酸甲酯堿性水解

（4）證明產物過濾后洗滌干凈的方法取洗滌時最后濾出液，滴加少量硝酸銀溶液，無白色沉淀產生．
Ⅲ．苯甲酸甲酯有多種同分異構體
（5）苯甲酸甲酯的同分異構體，符合下列條件的結構共有12種．
①可以發生銀鏡反應          ②屬于芳香族化合物
③不具備其它環狀結構        ④不能與FeCl₃發生顯色反應；
其中一種同分異構體在苯環上有兩個相鄰側鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團；寫出該化合物與足量NaOH溶液共熱的化學方程式：．

Answer 1

分析 I．制取苯甲酸甲酯：（1）酯化反應的本質為酸脫羥基，醇脫氫，苯甲酸、甲醇反應生成苯甲酸甲酯和水，且為可逆反應；
（2）從甲醇沸點較低、價格較低、反應物濃度對化學平衡的影響方面分析；
（3）根據教材中乙酸乙酯的制備圖、該實驗裝置圖對比，甲醇易揮發，該裝置的圓底燒瓶上有冷凝管；
Ⅱ．苯甲酸甲酯堿性水解
（4）苯甲酸甲酯在氫氧化鈉溶液中加熱生成C₆H₅COONa和CH₃0H，加入鹽酸酸化苯甲酸鈉，過濾后洗滌干凈，制得苯甲酸，若洗滌未干凈，則晶體表面含有氯離子；
Ⅲ．苯甲酸甲酯有多種同分異構體
（5）①可以發生銀鏡反應含有醛基； ②屬于芳香族化合物，含有苯環；
③不具備其它環狀結構，④不能與FeCl₃發生顯色反應，不含有酚羥基；
其中一種同分異構體在苯環上有兩個相鄰側鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團，該同分異構體中含-OOCH，與足量NaOH溶液共熱生成酚鈉和羧酸鈉和水．

解答 解：I．制取苯甲酸甲酯：（1）酯化反應的本質為酸脫羥基，醇脫氫，苯甲酸、甲醇在濃硫酸作用下加熱發生酯化反應生成苯甲酸甲酯和水，該反應方程式為：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O，
故答案為：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O；
（2）可逆反應增加反應物的濃度可提高另一反應物的轉化率，由于該反應是可逆反應，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，易損失，增加甲醇的量，可提高苯甲酸甲酯的轉化率，
故答案為：該合成反應是可逆反應，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，易損失，增加甲醇投料量，提高產率或苯甲酸的轉化率；
（3）苯甲酸的沸點是249℃，甲醇的沸點是64.3℃，苯甲酸甲酯的沸點是199.6℃，由裝置圖可知，該實驗裝置圖中圓底燒瓶上有冷凝管，充分起到回流作用，教材中乙酸乙酯的制備圖則沒有，而本題中反應物甲醇沸點低，苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸點遠高于甲醇，采用教材中乙酸乙酯的制備圖，甲醇必定會大量揮發，不利于合成反應，所以應冷凝回流，減少甲醇的揮發，提高產率，
故答案為：產率高或純度高；
（4）苯甲酸甲酯在氫氧化鈉溶液中加熱反應為C₆H₅COOCH₃+NaOH$\stackrel{△}{→}$C₆H₅COONa+CH₃0H+H₂O，生成C₆H₅COONa和CH₃0H，加入鹽酸酸化苯甲酸鈉，過濾后洗滌干凈，制得苯甲酸，若洗滌未干凈，則晶體表面含有氯離子，方法為：取洗滌時最后濾出液，滴加少量硝酸銀溶液，無白色沉淀產生，
故答案為：取洗滌時最后濾出液，滴加少量硝酸銀溶液，無白色沉淀產生；
（5）苯甲酸甲酯的同分異構體，含有醛基、苯環、不含有酚羥基，符合條件的結構有：（鄰間對三種）、（鄰間對三種）、（鄰間對三種）、、，共12種，其中一種同分異構體在苯環上有兩個相鄰側鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團，該同分異構體為為，與與足量NaOH溶液共熱的化學方程式為，


故答案為：12；．

點評 本題考查酯的性質，明確物質的制備原理為解答此類題的關鍵，題目難度中等，注意酯化反應的原理是酸脫羥基醇脫氫，注意同分異構體的書寫．