Question

7．3-丁酮酸乙酯在有機(jī)合成中用途很廣，廣泛用于藥物合成，還用作食品的著香劑．其相對(duì)分子質(zhì)量為130，常溫下為無(wú)色液體，沸點(diǎn)181℃，受熱溫度超過(guò)95℃攝氏度時(shí)就會(huì)分解；易溶于水，與乙醇、乙酸乙酯等有機(jī)試劑以任意比混溶；實(shí)驗(yàn)室可用以乙酸乙酯和金屬鈉為原料制備．乙酸乙酯相對(duì)分子質(zhì)量為88，常溫下為無(wú)色易揮發(fā)液體，微溶于水，沸點(diǎn)77℃．
【反應(yīng)原理】

【實(shí)驗(yàn)裝置】


1、加熱反應(yīng)：向反應(yīng)裝置中加入32mL（28.5g，0.32mol）乙酸乙酯、少量無(wú)水乙醇、1.6g（0.07mol）切細(xì)的金屬鈉，微熱回流1.5～3小時(shí)，直至金屬鈉消失．
2、產(chǎn)物后處理：冷卻至室溫，卸下冷凝管，將燒瓶浸在冷水浴中，在搖動(dòng)下緩慢的加入32mL30%醋酸水溶液，使反應(yīng)液分層．用分液漏斗分離出酯層．酯層用5%碳酸鈉溶液洗滌，有機(jī)層放入干燥的錐形瓶中，加入無(wú)水碳酸鉀至液體澄清．
3、蒸出未反應(yīng)的乙酸乙酯：將反應(yīng)液在常壓下蒸餾至100℃．然后改用減壓蒸餾，得到產(chǎn)品2.0g．
回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制備乙酸乙酯的化學(xué)方程式CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O．
（2）反應(yīng)裝置中加干燥管是為了防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥．兩個(gè)裝置中冷凝管的作用不相同（填“相同”或“不相同”），冷卻水進(jìn)水口分別為b和d（填圖中的字母）．
（3）產(chǎn)物后處理中，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物．用分液漏斗分離出酯層測(cè)操作叫分液．碳酸鈉溶液洗滌的目的是除去酯中的醋酸．加碳酸鉀的目的是干燥產(chǎn)品．
（4）采用減壓蒸餾的原因是3-丁酮酸乙酯沸點(diǎn)高，而受熱溫度超過(guò)95℃攝氏度時(shí)就會(huì)分解，所以需要減壓蒸餾．．
（5）本實(shí)驗(yàn)所得到的3-丁酮酸乙酯產(chǎn)率是B（填正確答案標(biāo)號(hào)）．
A．10%          B．22%         C．19%           D．40%

Answer 1

分析 （1）乙酸與乙醇在濃硫酸、加熱條件下發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯與水；
（2）空氣中含有水蒸氣，因此裝置中加干燥管是為了防濕氣進(jìn)入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥；
反應(yīng)裝置中冷凝管的作用是冷凝回流，挺高原料的利用率，減壓裝置中冷凝管的作用是冷卻蒸發(fā)出的蒸汽便于得到產(chǎn)品；
為充分冷凝，使冷水充滿(mǎn)冷凝器，因此冷卻水采取逆流原理；
（3）由于產(chǎn)物中含有鈉鹽，因此產(chǎn)物處理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物；
分離互不相溶液體操作為分液；
酯類(lèi)在碳酸鈉溶液中的溶解度小，滴加碳酸鈉溶液可以除去混有的乙酸；
碳酸鉀吸水，因此加碳酸鉀的目的是干燥產(chǎn)品；
（4）3-丁酮酸乙酯沸點(diǎn)高，而受熱溫度超過(guò)95℃攝氏度時(shí)就會(huì)分解，所以需要減壓蒸餾；
（5）根據(jù)反應(yīng)物的用量可知鈉不足，因此理論上生成產(chǎn)品的物質(zhì)的量是0.07mol，根據(jù)m=nM計(jì)算理論上3-丁酮酸乙酯質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算其產(chǎn)率．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室制取乙酸乙酯的化學(xué)方程式為：CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
（2）空氣中含有水蒸氣，因此裝置中加干燥管是為了防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥；
反應(yīng)裝置中冷凝管的作用是冷凝回流，挺高原料的利用率，減壓裝置中冷凝管的作用是冷卻蒸發(fā)出的蒸汽便于得到產(chǎn)品，為充分冷凝，使冷水充滿(mǎn)冷凝器，冷卻水進(jìn)水口分別為b和d，
故答案為：防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥；不相同；b、d；
（3）由于產(chǎn)物中含有鈉鹽，因此產(chǎn)物處理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物，由于酸多了會(huì)增加產(chǎn)物在水中的溶解度，醋酸不能滴加的過(guò)多；
用分液漏斗分離出酯層的操作叫分液；
酯類(lèi)在碳酸鈉溶液中的溶解度小，除去酯中的醋酸，需要滴加碳酸鈉溶液；
碳酸鉀吸水，因此加碳酸鉀的目的是干燥產(chǎn)品，
故答案為：中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物；分液；除去酯中的醋酸；干燥產(chǎn)品；
（4）3-丁酮酸乙酯沸點(diǎn)高，而受熱溫度超過(guò)95℃攝氏度時(shí)就會(huì)分解，所以需要減壓蒸餾，
故答案為：3-丁酮酸乙酯沸點(diǎn)高，而受熱溫度超過(guò)95℃攝氏度時(shí)就會(huì)分解，所以需要減壓蒸餾；
（5）根據(jù)反應(yīng)物的用量可知鈉不足，因此理論上生成產(chǎn)品的物質(zhì)的量是0.07mol，其質(zhì)量是0.07mol×130g/mol=9.1g，所以產(chǎn)率是$\frac{2.0g}{9.1g}$×100%=22%，故選：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)、對(duì)裝置與操作的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、產(chǎn)率的計(jì)算，試題充分考查了學(xué)生的分析能力、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�難度中等．