题目内容
2.实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯.有关物质的相关数据如下表:化合物 | 相对分子质量 | 密度/g•cm-3 | 沸点/℃ | 溶解度g/l00g水 |
正丁醇 | 74 | 0.80 | 118.0 | 9 |
冰醋酸 | 60 | 1.045 | 118.1 | 互溶 |
乙酸正丁酯 | 116 | 0.882 | 126.1 | 0.7 |
①在50mL三颈烧瓶中投入几粒沸石,将18.5mL正丁醇和13.4mL冰醋酸(过量),3~4滴浓硫酸按一定顺序均匀混合,安装分水器(作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水)、温度计及回流冷凝管.
②将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中依次用水洗,10% Na2CO3洗,再水洗,最后转移至锥形瓶并干燥.
③将干燥后的乙酸正丁酯加入烧瓶中,常压蒸馏,收集馏分,得15.1g乙酸正丁酯.
请回答有关问题:
(1)写出任意一种正丁醇同类的同分异构体的结构简式CH3CH2CH(OH)CH3.
(2)仪器A中发生反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O.
(3)步骤 ①向三颈烧瓶中依次加入的药品是:正丁醇,浓硫酸,冰醋酸.
(4)步骤 ②中,用 10%Na2CO3溶液洗涤有机层,该步操作的目的是除去酯中混有的乙酸和正丁醇.
(5)步骤 ③在进行蒸馏操作时,若从118℃开始收集馏分,产率偏高,(填“高”或“低”)原因是会收集到少量未反应的冰醋酸和正丁醇
(6)该实验生成的乙酸正丁酯的产率是65%.
分析 (1)丁醇同类的同分异构体,必须含有醇羟基,也可以看成是羟取代丁烷同分异构体上的氢;
(2)根据酯化反应原理酸脱羟基醇脱氢写出反应的化学方程式;
(3)先加密度小的药品,再加入密度较大的药品;
(4)乙酸丁酯不溶于饱和碳酸钠溶液,乙酸与碳酸钠反应而被吸收;
(5)若从118℃便开始收集馏分此时的蒸气中含有醋酸和正丁醇,会收集到少量未反应的冰醋酸和正丁醇,导致获得的乙酸正丁酯质量偏大;
(6)先根据酸的量计算理论上酯的量,再根据水的量计算酯的量,实际上酯的量与理论值之比即为酯的产率.
解答 解:(1)丁醇同类的同分异构体,必须含有醇羟基,也可以看成是羟取代丁烷同分异构体上的氢,其中一种的结构简式为:CH3CH2CH(OH)CH3,故答案为:CH3CH2CH(OH)CH3;
(2)酯化反应的本质为酸脱羟基,醇脱氢,乙酸与丁醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸丁酯和水,该反应为可逆反应,化学方程式为:CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O,故答案为:CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O;
(3)先加密度小的药品,再加入密度较大的药品,所以先后顺序为:正丁醇,浓硫酸,冰醋酸,故答案为:正丁醇,浓硫酸,冰醋酸;
(4)乙酸丁酯不溶于饱和碳酸钠溶液,吸收正丁醇,乙酸与碳酸钠反应而被吸收,故答案为:除去酯中混有的乙酸和正丁醇;
(5)若从118℃便开始收集馏分此时的蒸气中含有醋酸和正丁醇,会收集到少量未反应的冰醋酸和正丁醇,因此会导致产率偏高,
故答案为:高;会收集到少量未反应的冰醋酸和正丁醇;
(6)正丁醇的质量=0.8 g/mL×18.5mL=14.8g;冰醋酸的质量=1.045g/mL×13.4mL=14.003g;
理论上14.8g正丁醇完全反应生成酯的质量为xg,需乙酸的质量是yg.
乙酸和正丁醇的反应方程式为CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH(7)正丁醇的质量=0.8 g/mL×18.5mL=14.8g;冰醋酸的质量=1.045g/mL×13.4mL=14.003g;
理论上14.8g正丁醇完全反应生成酯的质量为xg,需乙酸的质量是yg.
乙酸和正丁醇的反应方程式为CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
60g 74g 116g 18g
yg 14.8g xg
所以x=23.2 y=12g<14.003g 所以乙酸过量,乙酸正丁酯的产率=$\frac{15.1g}{23.2g}$×100%≈65%.
故答案为:65%.
点评 本题主要考查了酯的制备,掌握酯的制备原理以及运用原理理解实验装置是解答的关键,题目难度中等.试题充分培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力.
A. | 纸层析法中的展开剂之所以能够展开的主要原理是毛细现象 | |
B. | 抽滤时,滤纸要小于布氏漏斗 | |
C. | 萃取操作时,应选择有机萃取剂,且萃取剂的密度必须比水大 | |
D. | 测定溶液pH的操作:将pH试纸置于表面皿上,用洁净玻璃棒蘸取溶液,点在pH试纸的中部,与对应的标准比色卡比较 |
A. | 1.0L 0.1mol/L的NH4Cl溶液中NH4+的个数为0.1NA | |
B. | 常温下,Cu-Zn原电池中,正极产生1.12LH2时,转移的电子数为0.1NA | |
C. | 常温下,0.05mol CO2和SO2混合气体中所含氧原子数为0.1NA | |
D. | 高温高压下,1.4 g N2与0.3 g H2反应,生成的NH3分子数为0.1NA |
化学键 | Si-O | Si-Cl | H-H | H-Cl | Si-Si | Si-C |
键能/kJ•mol-1 | 460 | 360 | 436 | 431 | 176 | 347 |
SiC>Si; SiCl4<SiO2
(2)能不能根据键能的数据判断单质Si 和化合物SiCl4的熔点高低?不能(填“能”或“不能”),理由是物质熔点高低由构成物质的微粒间作用力决定,单质Si属于原子晶体,原子间作用力是共价键;SiCl4属于分子晶体,分子间作用力是范德华力,比共价键弱得多.因此不能都根据键能来判断物质的熔点高低(提示对比二者晶体类型及内部微粒作用力)
(3)如图立方体中心的“•”表示金刚石晶体中的一个原子,请在立方体的顶点用“•”表示出与之紧邻的碳原子;
(4)工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si(s)+4HCl(g)
计算该反应的反应热△H为+236 kJ/mol(要包含数据和焓变单位)
A. | CH2Cl2 | B. | C2H4Cl2 | C. | C4H10 | D. | C2H6O |
A. | 合金材料中可能含有非金属元素 | |
B. | 淀粉、纤维素和光导纤维都是有机高分子化合物 | |
C. | 加热能杀死流感病毒是因为病毒的蛋白质受热变性 | |
D. | 在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放 |