Question

17．工業(yè)上常用水楊酸與乙酸酐反應(yīng)制取解熱鎮(zhèn)痛藥阿司匹林（乙酰水楊酸）．
【反應(yīng)原理】
如圖1

【物質(zhì)性質(zhì)】

試劑	沸點(diǎn)（℃）	溶解度	化學(xué)性質(zhì)
乙酸酐	139	在水中逐漸分解	略
乙酰水楊酸	略	微溶于水	與碳酸鈉反應(yīng)生成水溶性鹽
水楊酸	211	微溶于冷水，易溶于熱水	略
乙酸	117.9	略	略

【實(shí)驗(yàn)流程】
（1）物質(zhì)制備：向大試管中依次加入2g水楊酸、5mL乙酸酐（密度為1.08g/mL）、5滴濃硫酸，振蕩大試管至水楊酸全部溶解，將其放入盛有熱水燒杯中，固定在鐵架臺(tái)上，在85℃～90℃條件下加熱5～10min．裝置如圖2：
（2）產(chǎn)品結(jié)晶：取下大試管，置于冷水中冷卻10min．待晶體完全析出，…抽濾，再洗滌晶體，抽干．
（3）產(chǎn)品提純：將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至150mL燒杯中，向其中慢慢加入試劑NaHCO₃并不斷攪拌至不再產(chǎn)生氣泡為止．進(jìn)一步提純最終獲得乙酰水楊酸1.8g．
（4）純度檢驗(yàn)：取少許產(chǎn)品加入盛有5mL水的試管中，加入1～2滴FeCl₃溶液，溶液呈淺紫色．
【問(wèn)題討論】
（1）寫出水楊酸與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式．
（2）寫出水楊酸與足量碳酸鈉溶液反應(yīng)后含苯環(huán)的生成物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式．
（3）流程（1）裝置圖中長(zhǎng)導(dǎo)管的作用冷凝回流和平衡壓強(qiáng)．
（4）控制反應(yīng)溫度85℃～90℃的原因既保持有較高的反應(yīng)速率又減少物質(zhì)的揮發(fā)．
（5）流程（2）中證明晶體洗滌干凈的操作方法：取最后一次洗滌濾液少許于試管中，滴加少量氯化鋇，再滴加稀鹽酸，若無(wú)沉淀出現(xiàn)則洗滌干凈，反之則未洗滌干凈
（6）流程（4）中溶液顯紫色，可能的原因是產(chǎn)品中仍然可能有水楊酸．
（7）1mol乙酰水楊酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)可能，最多消耗3mol NaOH．
（8）實(shí)驗(yàn)中乙酰水楊酸的產(chǎn)率為69%（已知：水楊酸、乙酰水楊酸的相對(duì)分子質(zhì)量分別為138和180）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)水楊酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，水楊酸中有羧基，羧基能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳；
（2）根據(jù)水楊酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，水楊酸中的羧基和酚羥基都能與足量碳酸鈉溶液反應(yīng)，據(jù)此答題；
（3）圖2中試管用水浴加熱，所以流程（1）裝置圖中長(zhǎng)導(dǎo)管可以冷凝回流和平衡壓強(qiáng)的作用；
（4）乙酸酐水解能生成乙酸，根據(jù)題中提供信息可知，乙酸易揮發(fā)，并保持適度的反應(yīng)速率，據(jù)此控制反應(yīng)溫度；
（5）流程（2）中晶體析出時(shí)表面有可能有硫酸根離子，所以判斷洗滌干凈的操作方法就是檢驗(yàn)洗滌液中是否含有硫酸根離子；
（6）能使FeCl₃溶液呈淺紫色的是酚羥基；
（7）乙酰水楊酸中的酯基、羧基與氫氧化鈉都能反應(yīng)，且乙酰水楊酸中的酯基水解后生成酚羥基也能與氫氧化鈉反應(yīng)，據(jù)此答題；
（8）根據(jù)圖1中信息可知，1mol水楊酸生成1mol乙酰水楊酸，據(jù)此計(jì)算2g水楊酸理論上產(chǎn)生乙酰水楊酸的質(zhì)量，根據(jù)的產(chǎn)率為$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)水楊酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，水楊酸中有羧基，羧基能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，所以水楊酸與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為，
故答案為：；
（2）根據(jù)水楊酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，水楊酸中的羧基和酚羥基都能與足量碳酸鈉溶液反應(yīng)，所以水楊酸與足量碳酸鈉溶液反應(yīng)后含苯環(huán)的生成物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，
故答案為：；
（3）圖2中試管用水浴加熱，所以流程（1）裝置圖中長(zhǎng)導(dǎo)管可以冷凝回流和平衡壓強(qiáng)的作用，
故答案為：冷凝回流和平衡壓強(qiáng)；
（4）乙酸酐水解能生成乙酸，根據(jù)題中提供信息可知，乙酸易揮發(fā)，并保持適度的反應(yīng)速率，所以控制反應(yīng)溫度為85℃～90℃可以既保持有較高的反應(yīng)速率又減少物質(zhì)的揮發(fā)，
故答案為：既保持有較高的反應(yīng)速率又減少物質(zhì)的揮發(fā)；
（5）流程（2）中晶體析出時(shí)表面有可能有硫酸根離子，所以判斷洗滌干凈的操作方法是取最后一次洗滌濾液少許于試管中，滴加少量氯化鋇，再滴加稀鹽酸，若無(wú)沉淀出現(xiàn)則洗滌干凈，反之則未洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌濾液少許于試管中，滴加少量氯化鋇，再滴加稀鹽酸，若無(wú)沉淀出現(xiàn)則洗滌干凈，反之則未洗滌干凈；
（6）能使FeCl₃溶液呈淺紫色的是酚羥基，所以流程（4）中溶液顯紫色，說(shuō)明產(chǎn)品中仍然可能有水楊酸，
故答案為：產(chǎn)品中仍然可能有水楊酸；
（7）乙酰水楊酸中的酯基、羧基與氫氧化鈉都能反應(yīng)，且乙酰水楊酸中的酯基水解后生成酚羥基也能與氫氧化鈉反應(yīng)，所以1mol乙酰水楊酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)可能，最多消耗3mol NaOH，
故答案為：3；
（8）根據(jù)圖1中信息可知，1mol水楊酸生成1mol乙酰水楊酸，所以2g水楊酸理論上產(chǎn)生乙酰水楊酸的質(zhì)量為$\frac{180}{138}$×2g=2.61g，所以乙酰水楊酸的產(chǎn)率為$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%=$\frac{1.8g}{2.61g}$×100%=69%，
故答案為：69%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)方案，涉及對(duì)操作及條件控制的分析評(píng)價(jià)、洗滌、物質(zhì)的分離提純、產(chǎn)率計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移運(yùn)用、分析解決問(wèn)題的能力，難度中等．