Question

【題目】苯甲酸乙酯(C9H10O2)稍有水果氣味，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。其制備方法為

＋C2H5OH＋H2O

已知：

物質(zhì)	顏色、狀態(tài)	沸點(diǎn)(℃)	密度(g·cm-3)	相對(duì)分子質(zhì)量
苯甲酸	無色、片狀晶體； 100℃會(huì)迅速升華	249	1.2659	122
苯甲酸乙酯	無色澄清液體	212.6	1.05	150
乙醇	無色澄清液體	78.3	0.7893	46
環(huán)己烷	無色澄清液體	80.8	0.7318	84

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①在100mL圓底燒瓶中加入12.20g苯甲酸、25mL乙醇(過量)、20mL環(huán)己烷，以及4mL濃硫酸，混合均勻并加入沸石，按圖I所示裝好儀器，控制溫度在65～70℃加熱回流2h。反應(yīng)時(shí)環(huán)己烷—乙醇—水會(huì)形成“共沸物”(沸點(diǎn)62.6℃)蒸餾出來。再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將燒瓶內(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。

④用分液漏斗分出有機(jī)層，水層用25mL乙醚萃取分液，然后合并有機(jī)層。加入氯化鈣，對(duì)粗產(chǎn)品進(jìn)行蒸餾(裝置如圖II所示)。低溫蒸出乙醚后繼續(xù)升溫，接收span>210～213℃的餾分。

⑤檢驗(yàn)合格，測(cè)得產(chǎn)品體積為12.86mL。

（1）步驟①中加入沸石的目的是______；使用分水器不斷分離除去水的目的是___。

（2）步驟②中繼續(xù)加熱的溫度應(yīng)控制在____（填標(biāo)號(hào)）。

A.65～70℃ B.78～80℃ C.85～90℃ D.215～220℃

（3）步驟③中若Na2CO3加入不足，在步驟④蒸餾時(shí)，蒸餾燒瓶中可見到白煙生成，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是____。

（4）步驟④中分液操作敘述正確的是___（填標(biāo)號(hào)）。

A.向盛有水層的分液漏斗中加入乙醚，蓋好玻璃塞，將分液漏斗倒轉(zhuǎn)，用力振蕩

B.振蕩幾次后需打開分液漏斗的下口活塞放氣

C.經(jīng)幾次振蕩并放氣后，手持分液漏斗靜置待液體分層

D.液體分層后，將分液漏斗上的玻璃塞打開，或使塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗上的小孔

E.分液操作時(shí)，分液漏斗中的下層液體由下口放出，然后再將上層液體由下口放出

（5）圖II中儀器A的名稱是___，步驟④中氯化鈣的作用是___。

（6）該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的產(chǎn)率為___（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】防止暴沸 有利于平衡不斷向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高苯甲酸乙酯產(chǎn)率 C 苯甲酸乙酯中混有苯甲酸，在受熱至100℃時(shí)發(fā)生升華 ABD 蒸餾燒瓶 干燥有機(jī)層 90.0%

【解析】

本題考查苯甲酸乙酯的制備。在圓底燒瓶中加入原料，經(jīng)濃硫酸催化后生成苯甲酸乙酯和水，利用“環(huán)己烷—乙醇—水”這個(gè)共沸物將水帶出，使酯化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行；隨后利用碳酸鈉溶液除去混合溶液中的苯甲酸和硫酸；隨后利用乙醚將有機(jī)物萃取出來，經(jīng)蒸餾得到苯甲酸乙酯，稱量后計(jì)算產(chǎn)率。

(1)反應(yīng)過程中加入沸石的目的是防止暴沸；反應(yīng)＋C2H5OH＋H2O為可逆反應(yīng)，使用分水器不斷分離除去水，減小生成物濃度，有利于平衡不斷向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高苯甲酸乙酯的產(chǎn)率；

(2)根據(jù)題意，反應(yīng)時(shí)環(huán)己烷—乙醇—水會(huì)形成“共沸物”蒸餾出來。燒瓶內(nèi)的苯甲酸乙酯中混有乙醇、環(huán)己烷、苯甲酸和硫酸，步驟②繼續(xù)加熱蒸出苯甲酸乙酯中的乙醇、環(huán)己烷，乙醇的沸點(diǎn)為78.3℃，環(huán)己烷的沸點(diǎn)為80.8℃，苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)為212.6℃，所以步驟②應(yīng)控制餾分的溫度在85~90℃，答案選C；

(3)步驟③中加入Na2CO3除去苯甲酸乙酯中混有的苯甲酸和硫酸，若Na2CO3加入不足，苯甲酸沒有完全除去，步驟④蒸餾時(shí)蒸餾燒瓶中可見白煙的原因是：苯甲酸乙酯中混有苯甲酸，苯甲酸在受熱至100℃時(shí)發(fā)生升華；

(4)A選項(xiàng)，為了使乙醚和水溶液充分接觸，水溶液中加入乙醚轉(zhuǎn)移至分液漏斗中后，需塞上玻璃塞，將分液漏斗倒轉(zhuǎn)用力振搖，A項(xiàng)正確；

B選項(xiàng)，為防止分液漏斗中氣壓過大將玻璃塞彈出，振搖幾次后需打開分液漏斗下口的玻璃塞放氣，B項(xiàng)正確；

C選項(xiàng)，經(jīng)幾次振蕩并放氣后，分液漏斗應(yīng)放置在帶鐵圈的鐵架臺(tái)上靜置待液體分層，C錯(cuò)誤；

D選項(xiàng)，液體分層后，將分液漏斗上的玻璃塞打開，或使塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗上的小孔，以保證分液漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)相等，內(nèi)部液體順利流出，D正確

E選項(xiàng)，分液操作時(shí)，分液漏斗中的下層液體由下口放出，然后將上層液體從上口傾倒出來，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選ABD；

(5)蒸餾裝置圖中儀器A的名稱是蒸餾燒瓶；在步驟④中加入CaCl2的作用是作為吸水劑，干燥有機(jī)層；

(6)由于乙醇過量，以苯甲酸計(jì)算理論生成的苯甲酸乙酯，n(苯甲酸乙酯)理論=n(苯甲酸)==0.1mol，m(苯甲酸乙酯)理論=0.1mol×150g/mol=15g，該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的產(chǎn)率==90.0%。