Question

12．丙酸鹽是安全有效的防霉、防腐劑，一種以堿式碳酸鋅為原料的工藝流程如下：

序號	n（丙酸）：n（堿式碳酸鋅）	反應(yīng) 溫度/℃	丙酸鋅 產(chǎn)率/%
1	1：0.25	60	67.2
2	1：0.25	80	83.5
3	1：0.25	100	81.4
4	1：0.31	60	89.2
5	1：0.31	80	90.1
6	1：0.31	100	88.8

（1）堿式碳酸鋅與丙酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4CH₃CH₂COOH+Zn₂（OH）₂CO₃→2Zn（CH₃CH₂COO）₂+CO₂↑+3H₂O．
（2）本題采用趁熱過濾的方式，其目的是：防止醋酸鋅結(jié)晶析出．
（3）實驗中用水量不易過少，其原因是水的用量較少時，反應(yīng)不易完全，且易造成丙酸揮發(fā)損失，不利于提高產(chǎn)率和產(chǎn)品的純度．
（4）探究本實驗中最佳工藝條件（見表）：反應(yīng)時間2h，用水量45g，n（丙酸）：n（堿式碳酸鋅）=1：0.31，反應(yīng)溫度80℃．
（5）某次實驗時，將37.0g丙酸溶于220mL水中，按上述流程在上述優(yōu)化的條件下制備，最終得產(chǎn)品丙酸鋅49.6g，則該次實驗丙酸鋅的產(chǎn)率為：94.0%．
（6）本工藝“采用閉路循環(huán)”方式，除具有制備工藝簡便、產(chǎn)率高外，還具有：原料利用率高，無廢液、廢渣排放．

Answer 1

分析 堿式碳酸鋅為原料制丙酸鋅，堿式碳酸鋅與丙酸反應(yīng)生成丙酸鋅溶液，趁熱過濾得丙酸鋅溶液，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾后干燥得丙酸鋅晶體，趁熱過濾的濾渣含有堿式碳酸鋅，可以循環(huán)利用，過濾后的母液中含有丙酸鋅，也可以循環(huán)利用，
（1）根據(jù)題給的反應(yīng)物和生成物利用元素守恒書寫化學(xué)方程式；
（2）在熱溶液中，丙酸鋅的溶解度較大，所以趁熱過濾可以減小丙酸鋅析出；
（3）丙酸易揮發(fā)，濃度過大，反應(yīng)不易完全，且易造成丙酸揮發(fā)損失，不利于提高產(chǎn)率和產(chǎn)品的純度；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)通過對比兩組實驗數(shù)據(jù)，選擇產(chǎn)率最高的條件；
（5）根據(jù)（1）中的方程式可以計算出37.0g丙酸理論上可以產(chǎn)生丙酸鋅的質(zhì)量，再根據(jù)產(chǎn)率=$\frac{實際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%計算；
（6）本工藝“采用閉路循環(huán)”方式，可以使原料利用率高，無廢液、廢渣排放；

解答 解：堿式碳酸鋅為原料制丙酸鋅，堿式碳酸鋅與丙酸反應(yīng)生成丙酸鋅溶液，趁熱過濾得丙酸鋅溶液，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾后干燥得丙酸鋅晶體，趁熱過濾的濾渣含有堿式碳酸鋅，可以循環(huán)利用，過濾后的母液中含有丙酸鋅，也可以循環(huán)利用，
（1）堿式碳酸鋅與丙酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CH₃CH₂COOH+Zn₂（OH）₂CO₃→2Zn（CH₃CH₂COO）₂+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：4CH₃CH₂COOH+Zn₂（OH）₂CO₃→2Zn（CH₃CH₂COO）₂+CO₂↑+3H₂O；
（2）在熱溶液中，丙酸鋅的溶解度較大，所以趁熱過濾可以減小丙酸鋅析出，所以采用趁熱過濾的方式，其目的是防止醋酸鋅結(jié)晶析出，
故答案為：防止醋酸鋅結(jié)晶析出；
（3）丙酸易揮發(fā)，濃度過大，反應(yīng)不易完全，且易造成丙酸揮發(fā)損失，不利于提高產(chǎn)率和產(chǎn)品的純度，所以用水量不宜過少，
故答案為：水的用量較少時，反應(yīng)不易完全，且易造成丙酸揮發(fā)損失，不利于提高產(chǎn)率和產(chǎn)品的純度；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，比較1、2、3或4、5、6可知，不同溫度下以80℃丙酸鋅的產(chǎn)率最高，比較2、5可知，相同溫度下，n（丙酸）：n（堿式碳酸鋅）=1：0.31時，丙酸鋅的產(chǎn)率高，所以選擇的條件為1：0.31、80℃，
故答案為：0.31；80；
（5）根據(jù)4CH₃CH₂COOH+Zn₂（OH）₂CO₃→2Zn（CH₃CH₂COO）₂+CO₂↑+3H₂O方程式可知37.0g丙酸理論上可以產(chǎn)生丙酸鋅的質(zhì)量為$\frac{211}{74×2}×37.0g$=52.75g，所以產(chǎn)率=$\frac{實際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%=$\frac{49.6g}{52.75g}$×100%=94.0%，
故答案為：94.0%；
（6）本工藝“采用閉路循環(huán)”方式，可以使原料利用率高，無廢液、廢渣排放，
故答案為：原料利用率高，無廢液、廢渣排放．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，涉及為高考不變的一個題型，每年高考必考，是熱點題型、也是高考難點之一，本題主要考查了實驗原理的分析、實驗基本操作、實驗條件的選擇、產(chǎn)率的計算等，難度中等，側(cè)重對學(xué)生的能力考查．