Question

9．3-丁酮酸乙酯在有機合成中用途很廣，廣泛用于藥物合成，也可用作食物的著香劑．常溫下為無色液體，微溶于水，與乙醇、乙酸乙酯等以任意比例混溶，沸點181℃，100℃以上會少量分解．乙酸乙酯易揮發(fā)、微溶于水，沸點77℃．實驗室以乙酸乙酯和金屬鈉為原料制備3-丁酮酸乙酯的原理及裝置如下：
原理如圖1，裝置如圖2：

制取過程：
①反應：向反應裝置中加入32mL（0.32mol）乙酸乙酯，少量無水乙醇，1.6g（0.07mol）切細的金屬鈉，微熱回流1.5-3小時，直至金屬鈉完全反應消失．
②產物后處理：反應后冷卻至室溫，卸下冷凝管，將燒瓶浸在冷水浴中，在搖動下加入32mL30%醋酸水溶液，使反應液分層，用分液漏斗分離出酯層，酯層用5%碳酸鈉溶液洗滌，有機層放入干燥的錐形瓶中，加入無水碳酸鉀至液體澄清．
③產品：將上述處理后的反應液在常壓下蒸餾，除去未反應的乙酸乙酯，再改為減壓蒸餾，得產品2.0g（3-丁酮酸乙酯相對分子質量為130，乙酸乙酯相對分子質量88）．
回答下列問題：
（1）實驗室制取乙酸乙酯的反應方程式是CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，反應類型是酯化反應．
（2）反應裝置中加裝干燥管的目的是防濕氣進入反應體系中以保證反應體系干燥．
（3）兩個裝置中的冷凝管作用不相同（填“相同”或“不同”），冷卻水進口分別為b和d（填圖中字母）．
（4）產物后處理中加醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產物，加碳酸鈉的目的是除去酯中的醋酸（用方程式表示），加碳酸鉀的目的是干燥產品．
（5）實驗得到的產率是C（填序號）．
A.40%        B.19%        C.22%        D.10%

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入反應體系中以保證反應體系干燥；
（3）反應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品；為充分冷凝，使冷水充滿冷凝器，因此冷卻水采取逆流原理；
（4）由于產物中含有鈉鹽，因此產物處理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產物；酯類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品；
（5）根據反應物的用量可知鈉不足，因此理論上生成產品的物質的量是0.07mol，根據m=nM計算理論上3-丁酮酸乙酯質量，進而計算其產率．

解答 解：（1）實驗室制取乙酸乙酯的化學方程式為：CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O；酯化反應；
（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入反應體系中以保證反應體系干燥，故答案為：防濕氣進入反應體系中以保證反應體系干燥；
（3）反應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品，為充分冷凝，使冷水充滿冷凝器，冷卻水進水口分別為b和d，
故答案為：不相同；b、d；
（4）由于產物中含有鈉鹽，因此產物處理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產物，由于酸多了會增加產物在水中的溶解度，醋酸不能滴加的過多；
酯類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品，
故答案為：中和生成的鈉鹽，使之變成產物；除去酯中的醋酸；干燥產品；
（5）根據反應物的用量可知鈉不足，因此理論上生成產品的物質的量是0.07mol，其質量是0.07mol×130g/mol=9.1g，所以產率是$\frac{2.0g}{9.1g}$×100%=22%，故答案為：C．

點評 本題考查了物質制備方案的設計、對裝置與操作的分析評價、物質的分離提純、產率的計算，試題充分考查了學生的分析能力、理解能力及化學實驗能力，難度中等．