Question

6．Ⅰ．（1）已知某有機(jī)物A只含有C、H、O三種元素，通過(guò)元素分析知含碳54.55%，含氫9.10%．質(zhì)譜分析其相對(duì)分子質(zhì)量為88，經(jīng)紅外光譜分析其中只含C-H鍵和鍵，其核磁共振氫譜圖顯示有三重峰，峰面積之比為3：2：3，該有機(jī)物不含有CH₃-O-，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃COOCH₂CH₃．
（2）寫出實(shí)驗(yàn)室制備A的化學(xué)方程式CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{濃硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．
Ⅱ．苯甲酸甲酯是常用香精，廣泛用于食品、化妝品等行業(yè)，可從自然界中提取，也可人工合成．實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)以食品防腐劑[主要成分為苯甲酸鈉（）]、甲醇為原料制備苯甲酸甲酯．已知：

	熔點(diǎn)℃	沸點(diǎn)℃	水溶性
甲醇	-97.8	64.7	易溶
苯甲酸 （一元弱酸）	122.4	249.3	常溫：0.17g 100℃：6.8g
苯甲酸甲酯	-12.3	198	難溶

合成苯甲酸甲酯的流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）溫度①約為64.7℃，操作③為分液，操作④為蒸餾．
（2）第②步加熱的目的是蒸出過(guò)量的甲醇．
（3）選擇合適的制備苯甲酸甲酯的裝置：B．

（4）苯甲酸甲酯有多種同分異構(gòu)體，寫出符合下列條件的任意一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式．
①為芳香化合物         ②含有醛基         ③能與金屬Na反應(yīng)．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）有機(jī)物只含有碳、氫、氧三種元素，知含碳54.55%，含氫9.10%，以及相對(duì)分子質(zhì)量為88，要計(jì)算出含有的碳?xì)湓�子個(gè)數(shù)，再用相對(duì)分子質(zhì)量減去碳、氫元素的相對(duì)質(zhì)量和，再結(jié)合氧原子的相對(duì)原子質(zhì)量是16，可計(jì)算出氧原子數(shù)目，確定有機(jī)物的分子式，再結(jié)合經(jīng)紅外光譜分析其中只含C-H鍵和鍵，其核磁共振氫譜圖顯示有三重峰，峰面積之比為3：2：3，該有機(jī)物不含有CH₃-O-，可知此有機(jī)物是酯，寫出滿足有條件的有機(jī)物A結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；
（2）有機(jī)物A為酯，根據(jù)對(duì)應(yīng)的羧酸和醇寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式．
Ⅱ、（1）根據(jù)酯化反應(yīng)原理合成苯甲酸甲酯，整個(gè)流程包括制備、分離、精練三個(gè)階段，其中制備過(guò)程應(yīng)結(jié)合反應(yīng)物甲醇的沸點(diǎn)64.7℃控制反應(yīng)溫度，以防止甲醇揮發(fā)，不易提高產(chǎn)率，分離過(guò)程可根據(jù)酯在水溶液里溶解度小，混合物靜置后會(huì)分層的現(xiàn)象選擇分離方法，所得粗產(chǎn)品是相互混溶的有機(jī)混合物，可根據(jù)沸點(diǎn)差異，選擇分離方式；
（2）在進(jìn)行第②步操作前所得反應(yīng)混合物中含有過(guò)量未反應(yīng)的甲醇，可通過(guò)②加熱除去，有利于粗產(chǎn)品的分離提純；
（3）化反應(yīng)的原理選擇制備裝置，考慮到反應(yīng)溫度較低及防反應(yīng)物和生成物揮發(fā)，可借助排除法在A、B、C、D四套裝置中選擇最合理的裝置；
（4）苯甲酸甲酯的同分異構(gòu)體滿足①為芳香化合物說(shuō)明有苯環(huán)，②含有醛基，③能與金屬Na反應(yīng)說(shuō)明有羥基，依據(jù)這三個(gè)條件可寫出符合條件的同分異構(gòu)體．

解答 解：Ⅰ、（1）通過(guò)元素分析知含碳54.55%，含氫9.10%．質(zhì)譜分析其相對(duì)分子質(zhì)量為88，則該有機(jī)物分子中碳與氫原子的個(gè)數(shù)分別是 $\frac{88×0.5455}{12}$=4、$\frac{88×0.0910}{1}$=8，則分子氧原子的個(gè)數(shù)是$\frac{88-12×4-1×8}{16}$=2，即該有機(jī)物的化學(xué)式為C₄H₈O₂，經(jīng)紅外光譜分析其中只含C-H鍵和 鍵，其核磁共振氫譜圖顯示有三重峰，峰面積之比為3：2：3，該有機(jī)物不含有CH₃-O-，則A應(yīng)該是酯類，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃COOCH₂CH₃，故答案為：CH₃COOCH₂CH₃；
（2）A是乙酸乙酯，實(shí)驗(yàn)室用乙酸與乙醇在濃硫酸的作用下發(fā)生酯化反應(yīng)得到，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{濃硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O，故答案為：CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{濃硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；Ⅱ、（1）由于甲醇的沸點(diǎn)是64.7℃，溫度過(guò)高甲醇易揮發(fā)，所以加熱溫度不能超過(guò)64.7℃．冷卻后得到粗產(chǎn)品，而苯甲酸甲酯不溶于水，所以分離得到粗產(chǎn)品的方法是分液．粗產(chǎn)品苯甲酸甲酯中含有苯甲酸，二者的沸點(diǎn)相差較大，因此操作④應(yīng)該是蒸餾，故答案為：64.7；分液；蒸餾；
（2）由于甲醇的沸點(diǎn)較低，操作②加熱的目的是蒸出過(guò)量的甲醇，故答案為：蒸出過(guò)量的甲醇；
（3）由于反應(yīng)中需要控制溫度，所以需要溫度計(jì)，CD不正確．又因?yàn)樗�浴加熱，容易控制溫度，且受熱均勻，�?yīng)選擇B裝置，故答案為：B；
（4）①為芳香化合物，說(shuō)明含有苯環(huán)．②含有醛基，③能與金屬Na反應(yīng)，說(shuō)明還含有羥基，所以可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題以酯化反應(yīng)的原理設(shè)計(jì)制備苯甲酸甲酯的實(shí)驗(yàn)操作，涉及反應(yīng)原理，流程分析與評(píng)價(jià)，以及有機(jī)物的同分異構(gòu)體的書寫等，重視基礎(chǔ)測(cè)試，難度不大，通過(guò)訓(xùn)練達(dá)到復(fù)習(xí)雙基的目的．