Question

5．肉桂酸是香料、化妝品、醫藥、塑料和感光樹脂等的重要原料．實驗室用下列反應制取肉桂酸．

藥品物理常數

	苯甲醛	乙酸酐	肉桂酸	乙酸
溶解度（25℃，g/100g水）	0.3	遇熱水水解	0.04	互溶
沸點（℃）	179.6	138.6	300	118
相對分子質量	106	102	148	60

填空：
Ⅰ、合成：反應裝置如圖1所示．向三頸燒瓶中先后加入研細的無水醋酸鈉、4.8g苯甲醛和5.6g乙酸酐，振蕩使之混合均勻．在150～170℃加熱1小時，保持微沸狀態．
（1）空氣冷凝管的作用是使反應物冷凝回流．
（2）該裝置的加熱方法是空氣浴（或油浴）．加熱回流要控制反應呈微沸狀態，如果劇烈沸騰，會導致肉桂酸產率降低，可能的原因是乙酸酐蒸出，反應物減少，平衡左移．
（3）不能用醋酸鈉晶體（CH₃COONa•3H₂O）的原因是乙酸酐遇熱水水解．
Ⅱ、粗品精制：將上述反應后得到的混合物趁熱倒入圓底燒瓶中，進行下列操作：

（4）加飽和Na₂CO₃溶液除了轉化醋酸，主要目的是將肉桂酸轉化為肉桂酸鈉，溶解于水．
（5）操作I是冷卻結晶；若所得肉桂酸晶體中仍然有雜質，欲提高純度可以進行的操作是重結晶（均填操作名稱）．
（6）設計實驗方案檢驗產品中是否含有苯甲醛取樣，加入銀氨溶液共熱，若有銀鏡出現，說明含有苯甲醛，或加入用新制氫氧化銅懸濁液，若出現磚紅色沉淀，說明含有苯甲醛．
（7）若最后得到純凈的肉桂酸5.0g，則該反應中的產率是75%（保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）該反應在150～170℃的條件下進行，根據表中各物質的沸點可知，反應物在這個條件下易揮發；
（2）由于該反應的條件為150～170℃，可以用空氣浴（或油浴）控制，在150～170℃時乙酸酐易揮發；
（3）乙酸酐遇水易水解，所以反應中不能有水；
（4）肉桂酸難溶于水，肉桂酸鈉易溶于水；
（5）要使肉桂酸從溶液中充分析出，要冷卻結晶，提高純度可以進行重結晶；
（6）檢驗產品中是否含有苯甲醛，通過銀氨溶液或新制氫氧化銅懸濁液檢驗醛基的存在即可；
（7）4.8g苯甲醛的物質的量為0.0453mol，5.6g乙酸酐的物質的量為0.0549mol，根據題中反應的方程式可知，乙酸酐過量，所以理論上生成肉桂酸的質量為0.0453mol×148g/mol=6.70g，根據產率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%計算．

解答 解：（1）該反應在150～170℃的條件下進行，根據表中各物質的沸點可知，反應物在這個條件下易揮發，所以空氣冷凝管的作用是使反應物冷凝回流，使反應物充分反應，
故答案為：使反應物冷凝回流；
（2）由于該反應的條件為150～170℃，可以用空氣浴（或油浴）控制，在150～170℃時乙酸酐易揮發，如果劇烈沸騰，乙酸酐蒸出，反應物減少，平衡左移，導致肉桂酸產率降低，
故答案為：空氣浴（或油浴）；乙酸酐蒸出，反應物減少，平衡左移；
（3）乙酸酐遇熱水易水解，所以反應中不能有水，醋酸鈉晶體（CH₃COONa•3H₂O）參加反應會有水，使乙酸酐水解，故答案為：乙酸酐遇熱水水解；
（4）肉桂酸難溶于水，肉桂酸鈉易溶于水，加飽和Na₂CO₃溶液將肉桂酸轉化為肉桂酸鈉，溶解于水，便于物質提純，
故答案為：將肉桂酸轉化為肉桂酸鈉，溶解于水；
（5）要使肉桂酸從溶液中充分析出，要冷卻結晶，故操作Ⅰ為冷卻結晶，提高純度可以進行重結晶，故答案為：冷卻結晶；重結晶；
（6）苯甲醛中有醛基，檢驗產品中是否含有苯甲醛的操作為取樣，加入銀氨溶液共熱，若有銀鏡出現，說明含有苯甲醛，或加入用新制氫氧化銅懸濁液，若出現磚紅色沉淀，說明含有苯甲醛，
故答案為：取樣，加入銀氨溶液共熱，若有銀鏡出現，說明含有苯甲醛，或加入用新制氫氧化銅懸濁液，若出現磚紅色沉淀，說明含有苯甲醛；
（7）4.8g苯甲醛的物質的量為0.0453mol，5.6g乙酸酐的物質的量為0.0549mol，根據題中反應的方程式可知，乙酸酐過量，所以理論上生成肉桂酸的質量為0.0453mol×148g/mol=6.70g，所以產率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%=$\frac{5.0}{6.70}$×100%=75%，
故答案為：75%．

點評 本題考查了物質制備實驗的過程分析判斷，反應實質和反應條件的分析判斷是解題關鍵，題目難度中等．