Question

12．乙酰苯胺作为一种常用药，具有解热镇痛的效果．实验室制备乙酰苯胺时，可以用苯胺与乙酸酐或与冰醋酸加热来制取，苯胺与乙酸酐的反应速率远大于与冰醋酸反应的速率，已知苯胺微溶于冷水；纯乙酰苯胺是无色片状晶体，熔点114℃，不溶于冷水，可溶于热水；乙酸酐遇水缓慢反应生成乙酸；现选用苯胺与乙酸酐为原料制取和提纯乙酰苯胺，该放热反应的原理：

实验步骤：
①取5.0mL苯胺（密度1.04g/mL），倒入100mL锥形瓶中，加入20mL水，在旋摇下分批加入6.0mL乙酸酐（密度1.08g/mL），搅拌均匀．若有结块现象产生，用玻璃棒将块状物研碎，再充分搅拌；
②反应完全后，及时把反应混合物转移到烧杯中，冷却后，抽滤，洗涤，得粗乙酰苯胺固体；
③将粗产品转移至150mL烧杯中，加入适量水配制成80℃的饱和溶液，再加入过量20%的水．稍冷后，加半匙活性炭，搅拌下将溶液煮沸3～5min，过滤Ⅰ，用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中的固体，合并滤液，冷却结晶，过滤Ⅱ、洗涤、晾干得乙酰苯胺纯品．
（1）步骤①研碎块状产物的用意在于防止原料被产物包裹，使之充分反应，提高产率；反应温度过高会导致苯胺挥发，下列可以控制反应温度，防止反应温度升高过快的操作有BD．
A．反应快结束时的充分搅拌
B．旋摇下分批加入6.0mL乙酸酐
C．玻璃棒将块状物研碎
D．加20ml水
（2）步骤②洗涤粗产品时，选用的溶剂是B．
A．热水           B．冷水           C.1：3乙醇溶液           D．滤液
（3）步骤③两次用到过滤，其中过滤Ⅰ选择趁热过滤；除去活性炭（填“过滤”、“趁热过滤”或“抽滤”）；配制热溶液时，加入过量溶剂的作用是AB　（选出正确选项）；
A．防止后续过程中，溶剂损失可能产生的产物析出
B．防止后续过程中，温度降低可能产生的产物析出
C．除去活性炭未吸附完全的有色杂质
（4）步骤③冷却滤液时选择在室温下自然冷却，若选择在冰水浴中冷却会使得到的沉淀颗粒太小，则进行抽滤操作时会沉淀颗粒太小则易在滤纸上形成一层密实的沉淀，溶液不易透过；
（5）步骤③中以下哪些操作不能提高产率C．
①配制成饱和溶液后，加入过量20%的溶剂；
②趁热过滤近沸溶液；
③过滤Ⅰ时用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中的固体，合并滤液；
④加活性炭吸附
⑤过滤Ⅱ时的洗涤选用热水代替冷水洗涤固体
A．①④⑤B．①④C．④⑤D．②④⑤
（6）步骤③最后测得纯乙酰苯胺固体6.75g，已知苯胺、乙酸酐和乙酰苯胺的摩尔质量分别为93g/mol、102g/mol、135g/mol．该实验的产率为89%（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）研碎后使反应物之间充分接触，以便充分反应，提高反应产率；从影响化学反应速率的因素方面进行分析，如减小反应物浓度可以降低反应速率；
（2）根据题中信息“苯胺微溶于冷水；纯乙酰苯胺是无色片状晶体，不溶于冷水，可溶于热水；乙酸酐遇水缓慢反应生成乙酸”分析选用的洗涤试剂；
（3）根据题干信息，过滤Ⅰ需要趁热过滤，避免温度降低导致产物析出，影响产率；加入过量的水的目的主要是避免溶剂的损失、温度的降低可能导致产物析出，影响产率；
（4）抽滤时，颗粒太小会在滤纸上形成一层密实的沉淀，溶液不易透过，抽滤速度慢；
（5）根据实验操作对产物乙酰苯胺的量影响进行解答，如①②③的存在都可以降低乙酰苯胺的损失，而④不影响产率、⑤会降低产率；
（6）根据题中数据计算出苯胺、乙酸酐的物质的量，然后根据不足量计算出生成乙酰苯胺的物质的量，再根据实际上生成的乙酰苯胺的质量计算出产率．

解答 解：（1）若有结块现象产生，反应物可能被产物包裹，反应不能充分，影响了产率，所以步骤①研碎块状产物的目的为：防止原料被产物包裹，使之充分反应，提高产率；
A．反应快结束时的充分搅拌，使反应更完全，无法降低反应速率，可能会导致反应速率加快，温度升高，故A错误；              
B．旋摇下分批加入6.0mL乙酸酐，使反应物浓度较小，反应速率较慢，从而降低了反应温度，故B正确；
C．玻璃棒将块状物研碎，目的是防止原料被产物包裹，使之充分反应，不利于控制温度，故C错误；              
D．加20mL水，可以使溶液稀释，降低反应速率，还可以使溶液质量增大，从而降低了温度，故D正确；
故答案为：防止原料被产物包裹，使之充分反应，提高产率；BD；
（2）苯胺微溶于冷水，而纯乙酰苯胺不溶于冷水，可溶于热水，且乙酸酐遇水缓慢反应生成乙酸，所以可用冷水洗涤粗产品乙酰苯胺，从而除去含有的杂质苯胺和乙酸酐，所以B正确，
故答案为：B；
（3）根据步骤③操作方法可知，由于乙酰苯胺的溶解度受温度影响较大，为了避免温度降低析出乙酰苯胺，所以需要趁热过滤；加入过量的水的，可以避免在操作过程中因溶剂的损失或温度的降低析出产物，影响产率，与活性炭的吸附性无关，所以AB正确，
故答案为：趁热过滤；AB；
（4）抽滤时，颗粒太小会在滤纸上形成一层密实的沉淀，溶液不易透过，抽滤速度慢，
故答案为：沉淀颗粒太小则易在滤纸上形成一层密实的沉淀，溶液不易透过；
（5）①配制成饱和溶液后，加入过量20%的溶剂，可以防止后续过程中，溶剂损失、温度降低可能导致的产物析出，有利于提高产率；
②趁热过滤近沸溶液，乙酰苯胺的溶解度受温度影响较大，较高温度下可以减少在过滤过程中导致产物减少，有利于提高产率；
③过滤Ⅰ时用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中的固体，合并滤液，避免烧杯和漏斗中有残留的产物，可以提高产；
④加活性炭吸附，需要吸附有色物质，无法提高产率；
⑤过滤Ⅱ时的洗涤选用热水代替冷水洗涤固体，导致乙酰苯胺的溶解度增大，损失的乙酰苯胺较多，降低了产率；
根据以上分析可知，可以通过产率的有：①②③；不能提高产率的为：④⑤，所以C正确，
故答案为：C；
（6）5.0mL苯胺（密度1.04g/mL）的物质的量为：$\frac{1.04g/mL×5.0mL}{93g/mol}$≈0.056mol，
6.0mL乙酸酐（密度1.08g/mL）的物质的量为：$\frac{1.08g/mL×6.0mL}{102g/mL}$≈0.064mol，
乙酸酐过量，理论上反应生成乙酰苯胺的物质的量为0.056mol，
则该实验乙酰苯胺的产率为：$\frac{6.75g}{135g/mol×0.056mol}$×100%≈89%，
故答案为：89%．

点评 本题通过用苯胺与乙酸酐为原料制取和提纯乙酰苯胺，考查了化学实验方案的设计方法，题目难度较大，试题知识点较多、综合性较强，明确制备原理为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．