Question

9．阿司匹林（乙酰水楊酸， ）是世界上應(yīng)用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥．乙酰水楊酸受熱易分解，分解溫度為128～135℃．某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室以水楊酸（鄰羥基苯甲酸）與醋酸酐[（CH₃CO）₂O]為主要原料合成阿司匹林，制備基本操作流程如圖1：

主要試劑和產(chǎn)品的物理常數(shù)

名稱	相對分子質(zhì)量	熔點(diǎn)或沸點(diǎn)（℃）	水
水楊酸	138	158（熔點(diǎn)）	微溶
醋酸	102	139.4（沸點(diǎn)）	反應(yīng)
乙酸水楊酸	180	135（熔點(diǎn)）	微溶

請根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）制備阿司匹林時，要使用干燥的儀器的原因是防止乙酸酐水解；
（2）寫出制備阿司匹林的化學(xué)方程式；
（3）①合成阿斯匹林時，最合適的加熱方法是水浴加熱；
②過濾所得粗產(chǎn)品要用少量冰水洗滌，則洗滌的具體操作是關(guān)閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，重復(fù)上述操作2-3次；
（4）提純粗產(chǎn)物中加入飽和NaHCO₃溶液至沒有CO₂產(chǎn)生為止，再過濾，則加飽和NaHCO₃溶液的目的是使乙酰水楊酸轉(zhuǎn)化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，便于與聚合物分離；
另一種改進(jìn)的提純方法，稱為重結(jié)晶提純法．方法如下：
[粗產(chǎn)品]$→_{沸石}^{乙酸乙酯}$ $→_{回流}^{加熱}$ $\stackrel{趁熱過濾}{→}$ $→_{抽濾}^{冷卻}$ $→_{干燥}^{洗滌}$[乙酰水楊酸]
（5）改進(jìn)的提純方法中加熱回流的裝置如2圖所示，使用溫度計(jì)的目的是控制反應(yīng)溫度，防止溫度過高，避免乙酰水楊酸受熱分解；冷凝水的流進(jìn)方向是b（填“b”或“c”）
（6）檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否含有水楊酸的試劑是FeCl₃溶液；
（7）該學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)中原料用量：2.0g水楊酸、5.0mL醋酸酐（ρ=1.08g/cm³），最終稱得產(chǎn)品m=2.2g，則所得乙酰水楊酸的產(chǎn)率為84.3%．

Answer 1

分析 醋酸酐和水楊酸混合，然后向混合溶液中加入濃硫酸，搖勻后加熱至85℃，然后冷卻、過濾、水洗得到粗產(chǎn)品，然后向粗產(chǎn)品中加入飽和碳酸氫鈉溶液，使乙酰水楊酸轉(zhuǎn)化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，從而除去雜質(zhì)；然后加入濃鹽酸除去剩余的碳酸氫鈉、將乙酰水楊酸鈉轉(zhuǎn)化為乙酰水楊酸，最后過濾、洗滌、干燥得到乙酰水楊酸．
（1）乙酸酐容易水解，
（2）水楊酸與乙酸酐在濃硫酸、水浴85～90℃條件下反應(yīng)生成與乙酸；
（3）①控制溫度85～90℃，應(yīng)采取水浴加熱；
②向漏斗中加冰水至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，重復(fù)上述操作2-3次；
（4）飽和NaHCO₃可以使乙酰水楊酸轉(zhuǎn)化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，便于與聚合物分離；
（5）使用溫度計(jì)的目的是控制溫度，防止乙酰水楊酸分解，采取逆流原理通入冷凝水；
（6）水楊酸中含有酚羥基，遇FeCl₃溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；
（7）先過量計(jì)算，根據(jù)不足量的物質(zhì)計(jì)算乙酰水楊酸的理論產(chǎn)量，進(jìn)而計(jì)算乙酰水楊酸的產(chǎn)率．

解答 解：醋酸酐和水楊酸混合，然后向混合溶液中加入濃硫酸，搖勻后加熱至85℃，然后冷卻、過濾、水洗得到粗產(chǎn)品，然后向粗產(chǎn)品中加入飽和碳酸氫鈉溶液，使乙酰水楊酸轉(zhuǎn)化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，從而除去雜質(zhì)；然后加入濃鹽酸除去剩余的碳酸氫鈉、將乙酰水楊酸鈉轉(zhuǎn)化為乙酰水楊酸，最后過濾、洗滌、干燥得到乙酰水楊酸．
（1）乙酸酐容易水解，制備阿司匹林時，要使用干燥防止乙酸酐水解
故答案為：防止乙酸酐水解；
（2）水楊酸與乙酸酐在濃硫酸、水浴85～90℃條件下反應(yīng)生成與乙酸，反應(yīng)方程式為：，
故答案為：；
（3）①控制溫度85～90℃，溫度低于100℃，應(yīng)采取水浴加熱，受熱均勻，便于控制溫度，
故答案為：水浴加熱；
②用少量冰水洗滌的具體操作是：關(guān)閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，重復(fù)上述操作2-3次，
故答案為：關(guān)閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒沉淀物，使洗滌劑緩慢通過沉淀物，重復(fù)上述操作2-3次；
（4）用少量飽和NaHCO₃溶解粗產(chǎn)品，目的是使乙酰水楊酸轉(zhuǎn)化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，便于與聚合物分離，
故答案為：使乙酰水楊酸轉(zhuǎn)化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，便于與聚合物分離；
（5）使用溫度計(jì)的目的是控制溫度，防止乙酰水楊酸分解，采取逆流原理通入冷凝水，充分冷凝，即冷凝水的流進(jìn)方向是b口，
故答案為：控制反應(yīng)溫度，防止溫度過高，避免乙酰水楊酸受熱分解；b；
（6）酚羥基能和氯化鐵發(fā)生顯色反應(yīng)，檢驗(yàn)最終產(chǎn)品中是否含有水楊酸的化學(xué)方法是：取少量結(jié)晶于試管中，加蒸餾水溶解，滴加FeCl₃溶液，若呈紫色則含水楊酸，
故答案為：FeCl₃溶液；
（7）水楊酸完全反應(yīng)消耗乙酸酐質(zhì)量為2.0g×$\frac{102}{138}$=1.48g＜5mL×1.08g/mol=5.4g，故乙酸酐足量，乙酰水楊酸的理論產(chǎn)量為2.0g×$\frac{180}{138}$，乙酰水楊酸的產(chǎn)率為$\frac{2.2g}{2.0×\frac{180}{138}}$×100%=84.3%，
故答案為：84.3%．

點(diǎn)評 本題考查有機(jī)物的制備與合成，注意對題目信息的應(yīng)用，掌握物質(zhì)分離提純常用方法，較好的考查學(xué)生分析能力與知識遷移應(yīng)用，題目難度中等．