Question

羟醛缩合反应在有机合成中颇为重要，绿色催化剂的固体铌酸倍受研究者关注．铌酸具有较高的催化活性及稳定性．反应原理如下：

实验方法是在25mL烧瓶中加入铌酸．10mL甲醇和0.5mL甲醛，在回流状态下反应2h，反应的产率和转化率均非常高．
（1）采用回流反应2h的目的是

 

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（2）在反应中甲醇需过量，其原因是

 

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（3）不同铌酸用量对产率和转化率影响，如下表：

铌酸用量/mol	0.01	0.02	0.03	0.05	0.1	0.15	0.2	0.6
产率%	87.3	88.2	90.3	94.2	92.9	93.1	91.8	92.3
转化率%	89.7	92.1	93.9	98.9	94.9	95.7	93.9	94.3

在上述苯甲醛与甲醇缩合反应实验中催化剂铌酸的最佳用量为

 

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（4）催化剂的回收利用性能是考察催化剂的一项极为重要的指标．铌酸催化剂循环使用次数对产率的影响如图，这说明铌酸催化剂的优点之一是

 

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序号	醛	醇	转化率%	产率%
1	邻羟基苯甲醛	甲醇	94.3	89.6
2	对羟基苯甲醛	甲醇	93.6	88.7
3	邻氯苯甲醛	甲醇	93.1	87.3
4	间硝基苯甲醛	甲醇	54.2	34.1
5	邻硝基苯甲醛	甲醇	89.9	79.5
6	对硝基苯甲醛	甲醇	65.7	41.9

从表中得出的不同的醛与甲醇缩合反应影响转化率和产率的规律是

 

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Answer 1

分析：（1）依据反应过程较慢，需要沸腾较长时间，回流反应2h避免反应物损耗分析判断；
（2）依据化学平衡分析，增大甲醇的量会提高苯甲醛的转化率；
（3）依据产率和转化率数值分析判断；
（4）铌酸催化剂循环使用次数对产率的影响图象分析，催化剂改变较小，对产物影响小；
（5）依据图表中物质的结构和转化率、产率大小分析总结存在的规律，一种是邻间对分析，另一种是取代基的影响分析．

解答：解：（1）反应过程较慢，需要沸腾较长时间，回流反应2h避免反应物甲醇和苯甲醛损耗，增大反应物的转化率，
故答案为：该反应较慢，需在沸腾条件下反应较长时间，为了不使甲醇和苯甲醛的蒸汽逸出损失；
（2），依据化学平衡可知，增大甲醇用量，会提高苯甲醛的转化率，
故答案为：提高苯甲醛的转化率；
（3）分析图表数据可知，铌酸用量在0.05mol时，产率和转化率最大，在上述苯甲醛与甲醇缩合反应实验中催化剂铌酸的最佳用量为0.05mol，
故答案为：0.05mol；
（4）催化剂可重复使用，对产物的影响很小，图象分析可知重复六次只减少2%左右，所以催化剂的优点是损耗少，对产物影响不大可以重复使用，
故答案为：催化剂可重复使用，对产物的影响很小，只减少2%左右；
（5）图表中物质的结构和转化率、产率大小分析总结存在的规律，一种是邻间对分析，另一种是取代基的影响分析，①相同取代基时，产率或转化率：邻位＞对位＞间位；②不同取代基时，产率或转化率：供电子基团（羟基、烷基等）＞吸电子基团（硝基、卤素等），
故答案为：①相同取代基时，产率或转化率：邻位＞对位＞间位；②不同取代基时，产率或转化率：供电子基团（羟基、烷基等）＞吸电子基团（硝基、卤素等）．

点评：本题考查了有机化合物性质的分析，反应条件的分析应用，规律总结的方法是解题关键，掌握基础是关键，题目难度中等．