题目内容

【题目】硼酸三甲酯用作柠檬类水果的熏蒸剂。实验室合成硼酸三甲酯的原理及装置如下:

硼酸三甲酯

甲醇

溶解性

与乙醚、甲醇混溶,能水解

与水混溶

沸点/℃

68

64

硼酸三甲酯与甲醇混合物的共沸点为54℃

Na2B4O7·10H2O+2H2SO4+16CH3OH2NaHSO4+4[(CH3O)3B+CH3OH]+17H2O

实验步骤如下:

在圆底烧瓶中加入44.8g甲醇和19.1gNa2B4O7·10H2O (硼砂,式量为382),然后缓慢加入浓H2SO4并振荡;加热烧瓶中的液体;通过分馏柱回流一段时间。

先接收51~55℃的馏分,再接收55~60℃的馏分。

将两次馏分合并,加入氯化钙进行盐析分层,上层为硼酸三甲酯,分离。

精馏得高纯硼酸三甲酯19.2g。

回答下列问题:

(1)图中仪器a的名称为____________;直形冷凝管冷却水应从____________(“b”“c”)接口进入。

(2)本实验加热方式为____________,优点是____________

(3)加入氯化钙盐析分层的主要目的是____________

(4)U型管中P2O5的作用是_____________________________________

(5)步骤的仪器选择及安装都正确的是____________ (填标号),应收集____________的馏分。

(6)本次实验的产率是____________

【答案】 分馏柱 c 水浴加热 使物体受热均匀,便于控制反应温度 除去甲醇,避免精馏时形成恒沸物 防止空气中的水蒸气进入,导致硼酸三甲酯水解 b 68 92.3%

【解析】1)图中仪器a的名称为分馏柱;为保证冷凝效果,采用逆流原理,因此直形冷凝管冷却水应从c接口进入;正确答案: 分馏柱;c

2)根据题给信息可知,硼酸三甲酯、甲醇的沸点均小于100℃,因此可以采用水浴加热;其优点是使物体受热均匀便于控制反应温度;正确答案:水浴加热;使物体受热均匀便于控制反应温度。

(3)根据题给信息可知,加入氯化钙进行盐析分层,上层为硼酸三甲酯,这样就除去了甲醇避免精馏时形成恒沸物;正确答案:除去了甲醇避免精馏时形成恒沸物。

4)硼酸三甲酯能够发生水解,要避免和水接触,因此U型管中P2O5的作用是防止空气中的水蒸气进入锥形瓶内导致硼酸三甲酯水解;正确答案:防止空气中的水蒸气进入导致硼酸三甲酯水解。

5)蒸馏装置中,温度计测蒸汽的温度,温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口处,要用直形冷凝管进行冷凝,要用牛角管连接冷凝管,因此步骤的仪器选择及安装都正确的是b;要提纯的是硼酸三甲酯硼酸三甲酯沸点为68℃,所以温度控制在68℃进行馏分的收集正确答案:b ;68;

644.8g甲醇的量为为1.4mol, 19.1gNa2B4O7·10H2O 的物质的量为19.1/382=0.05 mol;根据Na2B4O7·10H2O+2H2SO4+16CH3OH2NaHSO4+4[(CH3O)3B+CH3OH]+17H2O反应可知甲醇过量,按Na2B4O7·10H2O进行计算根据反应关系可知得到硼酸三甲酯的量为0.2mol,质量为0.2×104=20.8g,本次实验的产率是19.2/20.8×100%=92.3%;正确答案:92.3%。

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