Question

16．4，7-二甲基香豆素（熔点：132.6℃）是一种重要的香料，广泛分布于植物界中，由间-甲苯酚为原料的合成反应如下：

实验装置图如图：

主要实验步骤：
步骤1：向装置a中加入60mL浓硫酸，并冷却至0℃以下，搅拌下滴入间-甲苯酚30mL（0.29mol）和乙酰乙酸乙酯26.4mL （0.21mol）的混合物．
步骤2：保持在10℃下，搅拌12h，反应完全后，将其倒入冰水混合物中，然后抽滤、水洗得粗产品
步骤3：粗产品用乙醇溶解并重结晶，得白色针状晶体并烘干，称得产品质量为33.0g．
（1）简述装置b中将活塞上下部分连通的目的平衡上下气压，使漏斗中液体顺利流下．
（2）浓H₂SO₄需要冷却至0℃以下的原因是防止浓H₂SO₄将有机物氧化或炭化．
（3）反应需要搅拌12h，其原因是使反应物充分接触反应，提高反应产率．
（4）本次实验产率为89.0%（百分数保留一位小数）．
（5）实验室制备乙酸乙酯的化学反应方程式CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，用饱和的碳酸钠溶液（填药品名称）收集粗产品，用分液（填操作名称）的方法把粗产品分离．

Answer 1

分析 本题考查的是利用间-甲苯酚合成4，7-二甲基香豆素的探究实验，涉及反应过程中的操作注意点，如为了使漏斗中液体顺利流下装置b中必须将活塞上下部分连通，为了降低浓硫酸的强氧化性，需将温度冷却至0℃以下，为了使反应充分需要不断搅拌，另外还考查了用乙醇与乙酸混合加热制乙酸乙酯的原理；
（1）根据实验的需要结合大气压强原理来回答，装置b中将活塞上下部分连通，能平衡上下气压，使漏斗中液体顺利流下；
（2）浓硫酸具有强氧化性和脱水性，温度高能使有机物氧化和脱水碳化；
（3）反应需要搅拌12h，使反应物充分接触反应，提高反应产率；
（4）已知间甲苯酚30mL（0.29mol）、乙酰乙酸乙酯26.4mL （0.21mol），若完全反应间甲苯酚过量，按照乙酰乙酸乙酯计算求出理论产量，再求出产率；
（5）酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互结合生成水；实验室用乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制备乙酸乙酯；碳酸钠溶液显示碱性；乙酸乙酯不溶于碳酸钠溶液，混合液分层，为了除去乙酸乙酯中的乙醇和乙酸，用碳酸钠溶液吸收，乙酸乙酯与水不互溶，据此分离混合物．

解答 解：（1）装置中装置b中将活塞上下部分连通具有平衡气压的作用，使漏斗中间甲苯酚30mL（0.29mol）和乙酰乙酸乙酯26.4mL （0.21mol）的混合物顺利流下，故答案为：平衡上下气压，使漏斗中液体顺利流下；
（2）浓硫酸具有强氧化性和脱水性，反应温度高浓硫酸能使有机物氧化和脱水碳化，发生副反应，所以浓H₂SO₄需要冷却至0℃以下，故答案为：防止浓H₂SO₄将有机物氧化或炭化；
（3）不断的搅拌反应混合物，可以使反应物充分接触反应，从而提高反应产率，故答案为：使反应物充分接触反应，提高反应产率；
 （4））已知间甲苯酚30mL（0.29mol）、乙酰乙酸乙酯26.4mL（0.21mol），若完全反应间甲苯酚过量，按照乙酰乙酸乙酯计算理论产量为0.21mol×176g/mol=36.96g，则产率$\frac{33.0g}{36.96}$×100%≈89.0%，故答案为：89.0%；
（5）酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应方程式为：CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，制备乙酸乙酯时常用饱和碳酸钠溶液吸收乙酸乙酯，除去乙醇和乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层，乙酸乙酯不溶于水溶液，所以分离的方法为分液，故答案为：CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O；饱和的碳酸钠溶液；分液．

点评 本题考查了有机物的制备实验，侧重于实验仪器、实验操作、产率的计算的考查，题目难度中等，考查了学生的实验探究能力．