Question

12．丙酸盐是安全有效的防霉、防腐剂，一种以碱式碳酸锌为原料的工艺流程如下：

序号	n（丙酸）：n（碱式碳酸锌）	反应 温度/℃	丙酸锌 产率/%
1	1：0.25	60	67.2
2	1：0.25	80	83.5
3	1：0.25	100	81.4
4	1：0.31	60	89.2
5	1：0.31	80	90.1
6	1：0.31	100	88.8

（1）碱式碳酸锌与丙酸反应的化学方程式为：4CH₃CH₂COOH+Zn₂（OH）₂CO₃→2Zn（CH₃CH₂COO）₂+CO₂↑+3H₂O．
（2）本题采用趁热过滤的方式，其目的是：防止醋酸锌结晶析出．
（3）实验中用水量不易过少，其原因是水的用量较少时，反应不易完全，且易造成丙酸挥发损失，不利于提高产率和产品的纯度．
（4）探究本实验中最佳工艺条件（见表）：反应时间2h，用水量45g，n（丙酸）：n（碱式碳酸锌）=1：0.31，反应温度80℃．
（5）某次实验时，将37.0g丙酸溶于220mL水中，按上述流程在上述优化的条件下制备，最终得产品丙酸锌49.6g，则该次实验丙酸锌的产率为：94.0%．
（6）本工艺“采用闭路循环”方式，除具有制备工艺简便、产率高外，还具有：原料利用率高，无废液、废渣排放．

Answer 1

分析 碱式碳酸锌为原料制丙酸锌，碱式碳酸锌与丙酸反应生成丙酸锌溶液，趁热过滤得丙酸锌溶液，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后干燥得丙酸锌晶体，趁热过滤的滤渣含有碱式碳酸锌，可以循环利用，过滤后的母液中含有丙酸锌，也可以循环利用，
（1）根据题给的反应物和生成物利用元素守恒书写化学方程式；
（2）在热溶液中，丙酸锌的溶解度较大，所以趁热过滤可以减小丙酸锌析出；
（3）丙酸易挥发，浓度过大，反应不易完全，且易造成丙酸挥发损失，不利于提高产率和产品的纯度；
（4）根据表中数据通过对比两组实验数据，选择产率最高的条件；
（5）根据（1）中的方程式可以计算出37.0g丙酸理论上可以产生丙酸锌的质量，再根据产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算；
（6）本工艺“采用闭路循环”方式，可以使原料利用率高，无废液、废渣排放；

解答 解：碱式碳酸锌为原料制丙酸锌，碱式碳酸锌与丙酸反应生成丙酸锌溶液，趁热过滤得丙酸锌溶液，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后干燥得丙酸锌晶体，趁热过滤的滤渣含有碱式碳酸锌，可以循环利用，过滤后的母液中含有丙酸锌，也可以循环利用，
（1）碱式碳酸锌与丙酸反应的化学方程式为4CH₃CH₂COOH+Zn₂（OH）₂CO₃→2Zn（CH₃CH₂COO）₂+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：4CH₃CH₂COOH+Zn₂（OH）₂CO₃→2Zn（CH₃CH₂COO）₂+CO₂↑+3H₂O；
（2）在热溶液中，丙酸锌的溶解度较大，所以趁热过滤可以减小丙酸锌析出，所以采用趁热过滤的方式，其目的是防止醋酸锌结晶析出，
故答案为：防止醋酸锌结晶析出；
（3）丙酸易挥发，浓度过大，反应不易完全，且易造成丙酸挥发损失，不利于提高产率和产品的纯度，所以用水量不宜过少，
故答案为：水的用量较少时，反应不易完全，且易造成丙酸挥发损失，不利于提高产率和产品的纯度；
（4）根据表中数据，比较1、2、3或4、5、6可知，不同温度下以80℃丙酸锌的产率最高，比较2、5可知，相同温度下，n（丙酸）：n（碱式碳酸锌）=1：0.31时，丙酸锌的产率高，所以选择的条件为1：0.31、80℃，
故答案为：0.31；80；
（5）根据4CH₃CH₂COOH+Zn₂（OH）₂CO₃→2Zn（CH₃CH₂COO）₂+CO₂↑+3H₂O方程式可知37.0g丙酸理论上可以产生丙酸锌的质量为$\frac{211}{74×2}×37.0g$=52.75g，所以产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{49.6g}{52.75g}$×100%=94.0%，
故答案为：94.0%；
（6）本工艺“采用闭路循环”方式，可以使原料利用率高，无废液、废渣排放，
故答案为：原料利用率高，无废液、废渣排放．

点评 本题考查制备实验方案的设计，涉及为高考不变的一个题型，每年高考必考，是热点题型、也是高考难点之一，本题主要考查了实验原理的分析、实验基本操作、实验条件的选择、产率的计算等，难度中等，侧重对学生的能力考查．