陳世華 陳英發(fā)

例1 ?乙酸異戊酯是組成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味，實(shí)驗(yàn)室制備乙酸異戊酯的反應(yīng)裝置示意圖和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

[B][A] ? ? ? [＼&相對分子

質(zhì)量＼&密度

（g·cm-3）＼&沸點(diǎn)

（℃）＼&水中

溶解性＼&異戊醇＼&88＼&0.8123＼&131＼&微溶＼&乙酸＼&60＼&1.0492＼&118＼&溶＼&乙酸異戊酯＼&130＼&0.8670＼&142＼&難溶＼&][O][OH][+][OH][O][O][+][H2O][濃H2SO4][△]

實(shí)驗(yàn)步驟：在A中加入4.4 g的異戊醇、6.0 g的乙酸、數(shù)滴濃硫酸和2～3片碎瓷片。開始緩慢加熱A，回流50分鐘，反應(yīng)液冷卻至室溫后，倒入分液漏斗中，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌。分離出的產(chǎn)物加入少量無水硫酸鎂固體，靜置片刻，過濾除去固體，進(jìn)行蒸餾純化，收集140～143 ℃餾分，得到乙酸異戊酯3.9 g。

回答下列問題：

（1）裝置B的名稱是： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

（2）在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是： ? ? ? ? ? ? ? ;第二次水洗的主要目的是： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

（3）在洗滌、分液操作中，應(yīng)充分振蕩，然后靜置，待分層后 ? ? （填標(biāo)號）。

A.直接將乙酸異戊酯從分液漏斗上口倒出

B.直接將乙酸異戊酯從分液漏斗下口放出

C.先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從下口放出

D.先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從上口放出

（4）本實(shí)驗(yàn)中加入過量乙酸的目的是： ? ? ? ? ?。

（5）實(shí)驗(yàn)中加入少量無水硫酸鎂的目的是： ? ? ?。

（6）在蒸餾操作中，儀器選擇及安裝都正確的是： ? ? ? ? ?（填標(biāo)號）。

a ? ? ? ? ? ? ?b ? ? ? ? ? ? c ? ? ? ? ? ? d

（7）本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率是（ ? ）

A. 30% ? ? ? B. 40% ? ? ? C. 50% ? ? ? D. 60%

（8）在進(jìn)行蒸餾操作時，若從130 ℃開始收集餾分，產(chǎn)率偏 ? ? ?，（填高或者低）原因是 ? ? ? ? ? ? ?。

解析 ?本題以酯類制備為載體考查儀器識別與安裝、混合物分離操作、有機(jī)物制備、藥品的選擇與使用、產(chǎn)率計算等知識。（1）從裝置圖看，儀器B為球形冷凝管。（2）合成酯的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)后的混合物中有乙酸;濃硫酸作催化劑，反應(yīng)后有硫酸。水為極性溶劑，用于洗滌極性雜質(zhì)。第一次用水洗去大部分硫酸和醋酸;用碳酸氫鈉溶液進(jìn)一步洗滌產(chǎn)品中殘留少量硫酸和醋酸。第二次用水洗滌產(chǎn)品表面上少量碳酸氫鈉。（3）根據(jù)數(shù)據(jù)表知，產(chǎn)品密度小于水的密度。將混合液體倒入分液漏斗中，振蕩、放氣、靜置、分層，上層為有機(jī)產(chǎn)品，正確分離操作是：先分離下層液體（水層），當(dāng)下層液體全部放出后關(guān)閉活塞，將上層有機(jī)產(chǎn)品從上口倒出。故選擇D。（4）根據(jù)平衡移動原理，增大乙酸的量，可以提高異戊醇的轉(zhuǎn)化率。（5）用硫酸鎂固體吸收產(chǎn)品中少量水，減少蒸餾時水進(jìn)入產(chǎn)品。（6）蒸餾操作時，溫度計水銀球與蒸餾燒瓶支管下沿相平，排除a、d裝置。通入自來水的冷凝管是直形冷凝管，球形冷凝管或蛇形冷凝管易滯留液態(tài)產(chǎn)品。故c裝置錯誤，b裝置正確。（7）n（異戊醇）=[4.4 g88 g?mol-1]=0.05 mol，n（乙酸）=[6.0 g60 g?mol-1]=0.1 mol。根據(jù)化學(xué)方程式知，醇與酸以物質(zhì)的量比1∶1反應(yīng)，所以，乙酸過量。根據(jù)異戊醇的質(zhì)量計算產(chǎn)率：m（產(chǎn)品）=0.05 mol×130 g·mol-1=6.5 g，產(chǎn)率=[3.96.5]×100%=60%。（8）根據(jù)數(shù)據(jù)表中異戊醇、乙酸異戊酯的沸點(diǎn)知，在130℃收集產(chǎn)品中混有異戊醇，使產(chǎn)率偏高。

答案 ?（1）球形冷凝管 ?（2）洗掉大部分硫酸和醋酸 ?洗掉碳酸氫鈉 ?（3）d ?（4）提高醇的轉(zhuǎn)化率 ?（5）干燥 ?（6）b ?（7）c ?（8）高 ?會收集少量未反應(yīng)的異戊醇

點(diǎn)撥 ?（1）本題考查了蒸餾、分液操作的注意事項(xiàng)及操作要點(diǎn)。（2）本題用比較法考查直形冷凝管、球形冷凝管功能。蒸餾操作中用于冷凝蒸氣的冷凝管是直形冷凝管。球形冷凝管易滯留產(chǎn)品，用于空氣（或自來水）冷凝回流反應(yīng)物，提高原料利用率。球形冷凝管要豎直放置，直形冷凝管斜放，直形或球形冷凝管中自來水的流向都是下口進(jìn)水，上口出水。如果溫度高于140℃，不能用球形冷凝管（易炸裂），改用直長導(dǎo)管冷凝回流易揮發(fā)的有機(jī)反應(yīng)物。

例2 ?苯乙酸銅是合成優(yōu)良催化劑、傳感材料——納米氧化銅的重要前驅(qū)體之一。下面是它的一種實(shí)驗(yàn)室合成路線：

—CH2CN+H2O+H2SO4 [100-130℃]—CH2COOH+NH4HSO4

—CH2COOH+Cu（OH2） [ ]（—CH2COO）2Cu+H2O

制備苯乙酸的裝置示意圖如下（加熱和[a][b][c]夾持裝置等略）：

已知：苯乙酸的熔點(diǎn)為76.5 ℃，微溶于冷水，溶于乙醇?；卮鹣铝袉栴}：

（1）在250 mL三頸瓶a中加入70 mL 70%的濃硫酸。配制此硫酸時，加入蒸餾水與濃硫酸的先后順序是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

（2）將a中的溶液加熱至100 ℃，緩緩滴加40 g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升溫至130 ℃繼續(xù)反應(yīng)。在裝置中，儀器b的作用是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?;儀器c的名稱是 ? ? ? ? ? ? ?，其作用是 ? ? ? ? ? ? ? ?。反應(yīng)結(jié)束后加適量冷水，再分離出苯乙酸粗產(chǎn)品。加人冷水的目的是 ? ? ? ? ? ? 。下列儀器中可用于分離苯乙酸粗品的是 ? ? ? ? ? ? ? ? （填標(biāo)號）。

A.分液漏斗 B.漏斗 C.燒杯

D.直形冷凝管 E.玻璃棒

（3）提純粗苯乙酸的方法是 ? ? ? ? ? ? ?，最終得到44 g純品，則苯乙酸的產(chǎn)率是 ? ? ? ? 。

解析 ?本題考查有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計。（1）向水中加入濃硫酸，避免液滴飛濺傷人。（2）儀器b為分液漏斗，通入分液漏斗向三頸瓶中滴加苯乙腈。儀器c為球形冷凝管，能起到冷凝回流的作用（使氣化的原料冷凝），提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)結(jié)束后加適量冷水，便于苯乙酸（微溶于冷水）結(jié)晶析出（減小溶解度），通過過濾能從混合物中分離出苯乙酸粗產(chǎn)品，過濾所用的玻璃儀器主要有漏斗、玻璃棒和燒杯。（3）將粗苯乙酸晶體重新在熱水中溶解，然后再降溫結(jié)晶、過濾（重結(jié)晶）可得較純凈的苯乙酸晶體。根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)知，苯乙酸的產(chǎn)率等于[44 g40 g117 g?mol-1×136 g?mol-1]×100%=94.6%≈95%。

答案 ?（1）先加水，再加入濃硫酸

（2）滴加苯乙腈 ? 球形冷凝管 ?回流（使氣化的反應(yīng)液冷凝） ?便于苯乙酸析出 ?BCE

（3）重結(jié)晶 ?95%