Question

10．苯甲酸乙酯（C₉H₁₀O₂）是一種無(wú)色透明液體，不溶于水，稍有水果香味，用于配制香水香精和人造精油，大量用于食品工業(yè)中，也可用作有機(jī)合成中間體，溶劑等．
（1）其制備方法為：
（2）已知：①

名稱	相對(duì)分子質(zhì)量	顏色，狀態(tài)	沸點(diǎn)（℃）	密度（g•cm-3）
苯甲酸	122	無(wú)色片狀晶體	249	1.2659
苯甲酸乙酯	150	無(wú)色澄清液體	212.6	1.05
乙醇	46	無(wú)色澄清液體	78.3	0.7893
環(huán)己烷	84	無(wú)色澄清液體	80.8	0.7318

②苯甲酸在100℃會(huì)迅速升華
③無(wú)水氯化鈣可與乙醇形成難溶于水的CaCl₂•6C₂H₅OH
（3）實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①在儀器A中加入12.20g苯甲酸，25mL 95%的乙醇（過(guò)量），20mL環(huán)己烷以及4mL濃硫酸，混合均勻并加入沸石，按如圖所示裝好儀器，控制溫度在65～70℃加熱回流2h．利用分水器不斷分離除去反應(yīng)生成的水，回流環(huán)己烷和乙醇．
②反應(yīng)結(jié)束，打開(kāi)旋塞放出分水器中液體后，關(guān)閉旋塞，繼續(xù)加熱，至分水器中收集到的液體不再明顯增加，停止加熱．
③將儀器A內(nèi)反應(yīng)液倒入盛有適量水的燒杯中，分批加入Na₂CO₃至溶液呈中性．用分液漏斗分出有機(jī)層，水層用25mL乙醚萃取分液，然后合并至有機(jī)層，加入氯化鈣，靜置，過(guò)濾，將濾液用蒸餾燒瓶進(jìn)行分餾，低溫蒸出乙醚和環(huán)己烷后，繼續(xù)升溫，接收210～213℃的餾分．
④檢驗(yàn)合格，測(cè)得產(chǎn)品體積為12.86mL．  
回答下列問(wèn)題：
（1）在該實(shí)驗(yàn)中，儀器A的名稱為三頸燒瓶，其容積最適合的是C（填選項(xiàng)前的字母）．
A．25mL       B．50mL       C．100mL       D．250mL
（2）制備苯甲酸乙酯時(shí)，最合適的加熱方法是水浴加熱，控制溫度的目的是防止副反應(yīng)的發(fā)生和苯甲酸升華．加入沸石的作用是防暴．
（3）步驟①中使用分水器不斷分離除去水的目的是使平衡不斷地向正向移動(dòng)．
（4）步驟②中應(yīng)控制餾分的溫度在C．
A．65～70℃B．78～80℃C．85～90℃D．215～220℃
（5）步驟③有機(jī)層應(yīng)從分液漏斗下口（填“上口”或“下口”）流出．加入Na₂CO₃的作用是除去硫酸和未反應(yīng)的苯甲酸；若Na₂CO₃加入不足，在之后蒸餾時(shí)，蒸餾燒瓶中可見(jiàn)到白煙生成，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，在受熱至100℃時(shí)發(fā)生升華．加入氯化鈣的目的是使產(chǎn)品中混有的乙醇形成難溶于水的CaCl₂•6C₂H₅OH，過(guò)濾除去．
（6）計(jì)算本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為90.02%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置圖可知儀器A的名稱；加入圓底燒瓶中液體的體積大約為60mL，而燒瓶所能盛放溶液的體積不超過(guò)燒瓶體積的 $\frac{2}{3}$，據(jù)此判斷圓底燒瓶的規(guī)格；
（2）苯甲酸在100℃會(huì)迅速升華，所以制備苯甲酸乙酯時(shí)，溫度不能超過(guò)100℃，同時(shí)溫度過(guò)高會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，給液體加熱時(shí)加入沸石的作用是防止液體瀑沸；
（3）減少生成物能促進(jìn)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（4）溫度低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)時(shí)，苯甲酸乙酯不被蒸餾出，要使苯甲酸乙酯不被蒸餾出，則溫度應(yīng)低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)，所以溫度應(yīng)低于212.6℃，但要使乙醇和環(huán)己烷蒸餾出，所以溫度應(yīng)高于乙醇和環(huán)己烷的沸點(diǎn)；
（5）根據(jù)分流漏斗的使用方法可知，下層液體從下口放出，上層液體從上層倒出，苯甲酸乙酯的密度大小于水，據(jù)此判斷，加入Na₂CO₃能與未反應(yīng)的苯甲酸和硫酸，可以除去未反應(yīng)的苯甲酸和硫酸，白煙是固體小顆粒，因?yàn)楸郊姿嵩?00℃會(huì)迅速升華，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，乙醇能與氯化鈣形成沉淀CaCl₂•6C₂H₅OH，所以可以除去乙醇，據(jù)此分析解答；
（6）實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%．

解答 解：（1）根據(jù)裝置圖可知儀器A的名稱為三頸燒瓶，加入三頸燒瓶中液體的體積大約為60mL，而燒瓶所能盛放溶液的體積不超過(guò)燒瓶體積的 $\frac{2}{3}$，所以要選100mL規(guī)格R的三頸燒瓶，故選C，
故答案為：三頸燒瓶；C；
（2）苯甲酸在100℃會(huì)迅速升華，所以制備苯甲酸乙酯時(shí)，溫度不能超過(guò)100℃，同時(shí)溫度過(guò)高會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，所以最合適的加熱方法是水浴加熱，加入沸石的作用是給液體加熱時(shí)加入沸石的作用是防止液體瀑沸，
故答案為：水浴加熱；防止副反應(yīng)的發(fā)生和苯甲酸升華；防暴沸；
（3）反應(yīng)為可逆反應(yīng)，生成物中有水生成，步驟①中使用分水器不斷分離除去水，可以使生成物的濃度減小，化學(xué)平衡向著正向移動(dòng)，從而增大了產(chǎn)率，
故答案為：使平衡不斷地向正向移動(dòng)；
（4）溫度低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)時(shí)，苯甲酸乙酯不被蒸餾出，要使苯甲酸乙酯不被蒸餾出，則溫度應(yīng)低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)，所以溫度應(yīng)低于212.6℃，但要使乙醇和環(huán)己烷蒸餾出，所以溫度應(yīng)高于乙醇和環(huán)己烷的沸點(diǎn)即80.8℃，故選C；
（5）根據(jù)分流漏斗的使用方法可知，下層液體從下口放出，上層液體從上層倒出，苯甲酸乙酯的密度大小于水，所以有機(jī)層從下口放出，加入Na₂CO₃能與未反應(yīng)的苯甲酸和硫酸，可以除去未反應(yīng)的苯甲酸和硫酸，白煙是固體小顆粒，因?yàn)楸郊姿嵩?00℃會(huì)迅速升華，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，乙醇能與氯化鈣形成沉淀CaCl₂•6C₂H₅OH，所以可以除去乙醇，所以加入氯化鈣的目的是除去乙醇，
故答案為：下口；除去硫酸和未反應(yīng)的苯甲酸；苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，在受熱至100℃時(shí)發(fā)生升華； 使產(chǎn)品中混有的 乙醇形成難溶于水的CaCl₂•6C₂H₅OH，過(guò)濾除去；
（6）12.20g苯甲酸的物質(zhì)的量為：$\frac{12.20g}{122g/mol}$=0.1mol，理論生成的苯甲酸乙酯的質(zhì)量為0.1×150g=15g，而實(shí)際生成苯甲酸乙酯的質(zhì)量為：12.86mL×1.05g•ml^-1=13.503g，所以實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%=$\frac{13.503}{15}$×100%=90.02%，
故答案為：90.02%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確制備原理為解答關(guān)鍵，試題涉及酯化反應(yīng)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法、產(chǎn)率的計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素等知識(shí)，注意掌握物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)原則，試題充分考查了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力