Question

18．2016年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)授予我國諾貝爾獎(jiǎng)獲得者屠呦呦，以表彰她在抗瘧疾青蒿素方面的研究．
【查閱資料】青蒿素為無色針狀晶體，熔點(diǎn)156～157℃，易溶于丙酮、氯仿和苯，在水幾乎不溶．
I．實(shí)驗(yàn)室用乙醚提取青蒿素的工藝流程如圖：

（1）在操作I前要對青蒿進(jìn)行粉碎，其目的是增大青蒿與乙醚的接觸面積，提高浸出效率．
（2）操作II的名稱是蒸餾．
（3）操作III進(jìn)行的是重結(jié)晶，其操作步驟為加熱溶解、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
II．已知青蒿素是一種烴的含氧衍生物，為確定的化學(xué)式，有進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)步驟：
①連接裝置，檢查裝置的氣密性．
②稱量E、F中儀器及藥品的質(zhì)量
③取14.10g青蒿素放入硬質(zhì)試管C中，點(diǎn)燃C、D處酒精燈加熱，充分燃燒
④實(shí)驗(yàn)結(jié)束后冷卻至室溫，稱量反應(yīng)后E、F中儀器及藥品的質(zhì)量
（4）裝置E、F應(yīng)分別裝入的藥品為無水氯化鈣（五氧化二磷、硅膠）、堿石灰．
（5）實(shí)驗(yàn)測得：

裝置	實(shí)驗(yàn)前	實(shí)驗(yàn)后
E	24.00g	33.90g
F	100.00g	133.00g

通過質(zhì)譜法測得青蒿素的相對分子質(zhì)量為282，結(jié)合上述數(shù)據(jù)，得出青蒿素的分子式為C₁₅H₂₂O₅．
（6）若使用上述方法會(huì)產(chǎn)生較大實(shí)驗(yàn)誤差，你的改進(jìn)方法是在左側(cè)增加除去空氣中二氧化碳、水蒸氣的除雜裝置，同時(shí)在右側(cè)增加防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入裝置F的裝置．

Answer 1

分析 用乙醚提取青蒿素：對青蒿進(jìn)行干燥破碎，可以增大青蒿與乙醚的接觸面積，提高青蒿素的浸取率，用乙醚對青蒿素進(jìn)行浸取后，過濾，可得濾液和濾渣，提取液經(jīng)過蒸餾后可得青蒿素的粗品，對粗品加熱溶解、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可得精品；
（1）為提高青蒿素的浸取率，可以對青蒿進(jìn)行干燥破碎，由此增大青蒿與乙醚的接觸面積；
（2）分離相互混溶的液體混合物可依據(jù)沸點(diǎn)差異，選擇蒸餾操作進(jìn)行分離；
（3）重結(jié)晶的步驟為加熱溶解、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
確定青蒿素的化學(xué)式：需準(zhǔn)確測量青蒿素燃燒生成的CO₂和H₂O，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)排除裝置內(nèi)的空氣，裝置末尾加防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入裝置F的裝置，防止干擾實(shí)驗(yàn)．E和F一個(gè)吸收生成的H₂O，一個(gè)吸收生成的CO₂，應(yīng)先吸水后再吸收CO₂，所以E內(nèi)裝的CaCl₂或P₂O₅，而F中為堿石灰，而在F后應(yīng)再加入一個(gè)裝置防止外界空氣中CO₂，和H₂O進(jìn)入的裝置，根據(jù)二氧化碳和水的質(zhì)量結(jié)合原子守恒計(jì)算青蒿素的化學(xué)式，據(jù)此分析解答（4）～（6）．

解答 解：（1）根據(jù)乙醚浸取法的流程可知，操作I前對青蒿進(jìn)行干燥破碎，可以增大青蒿與乙醚的接觸面積，提高青蒿素的浸取率；
故答案為：增大青蒿與乙醚的接觸面積，提高浸出效率；
（2）提取液經(jīng)過蒸餾后可得青蒿素的粗品，故答案為：蒸餾；
（3）重結(jié)晶的步驟為加熱溶解、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
故答案為：加熱溶解、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（4）E和F一個(gè)吸收生成的H₂O，一個(gè)吸收生成的CO₂，應(yīng)先吸水后再吸收CO₂，所以E內(nèi)裝的無水CaCl₂或硅膠或P₂O₅，而F中為堿石灰；
故答案為：無水氯化鈣（五氧化二磷、硅膠）；堿石灰；
（5）由數(shù)據(jù)可知  m（H₂o）=33.9g-24g=9.9g，所以n（H₂o）=0.55mol
m（co₂）=133g-100g=33g，所以 n（co₂）=0.75mol
所以青蒿素中氧原子的質(zhì)量為m（o）=14.1g-（1.1×1）-（0.75×12）=4g，所以n（o）=0.25mol，
N（C）：N（H）：N（o）=0.75：1.1：0.25=15：22：5，所以為C₁₅H₂₂O₅；
故答案為：C₁₅H₂₂O₅；
（6）需準(zhǔn)確測量青蒿素燃燒生成的CO₂和H₂O，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)排除裝置內(nèi)的空氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)，故應(yīng)在左側(cè)增加除去空氣中二氧化碳、水蒸氣的除雜裝，同時(shí)在右側(cè)增加防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入裝置F的裝置；
故答案為：在左側(cè)增加除去空氣中二氧化碳、水蒸氣的除雜裝置，同時(shí)在右側(cè)增加防止空氣中二氧化碳、水蒸氣進(jìn)入裝置F的裝置．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備的有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、評價(jià)以及有關(guān)計(jì)算等知識點(diǎn)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)．