题目内容
【题目】联苄()是一种重要的有机合成中间体,实验室可用苯和1,2一二氯乙烷(ClCH2CH2Cl)为原料,在无水AlCl3催化下加热制得,其制取步骤为:
(一)催化剂的制备:下图是实验室制取少量无水AlCl3的相关实验装置的仪器和药品:
(1)将上述仪器连接成一套制备并保存无水AlCl3的装置,各管口标号连接顺序为:d接e,_______接_______,_________接________,_________接________。
(2)有人建议将上述装置中D去掉,其余装置和试剂不变,也能制备无水AlCl3。你认为这样做是否可行__________(填“可行”或“不可行”),你的理由是________________。
(3)装置A中隐藏着一种安全隐患,请提出一种改进方案:_____________。
(二)联苄的制备
联苄的制取原理为:
反应最佳条件为n(苯) :n(1,2-二氯乙烷)=10 :1,反应温度在60-65℃之间。
实验室制取联苄的装置如下图所示(加热和加持仪器略去):
实验步骤:
在三口烧瓶中加入120.0mL苯和适量无水AlCl3,由滴液漏斗滴加10.7 mL1,2-二氯乙烷,控制反应温度在60-65℃,反应约60min。将反应后的混合物依次用稀盐酸、2%Na2CO3溶液和H2O洗涤分离,在所得产物中加入少量无水MgSO4固体,静止、过滤,先常压蒸馏,再减压蒸馏收集170~172℃的馏分,得联苄18.2 g。
相关物理常数和物理性质如下表
名称 | 相对分子质量 | 密度/(gcm-1) | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 溶解性 |
苯 | 78 | 0.88 | 5.5 | 80.1 | 难溶水,易溶乙醇 |
1,2-二氯乙烷 | 99 | 1.27 | -35.3 | 83.5 | 难溶水,可溶苯 |
无水氯化铝 | 133.5 | 2.44 | 178(升华) | 遇水水解,微溶苯 | |
联苄 | 182 | 0.98 | 52 | 284 | 难溶水,易溶苯 |
(4)仪器a的名称为______________,和普通分液漏斗相比,使用滴液漏斗的优点是_________。
(5)洗涤操作中,水洗的目的是_____________;无水硫酸镁的作用是______________。
(6)常压蒸馏时,最低控制温度是________________。
(7)该实验的产率约为______________。(小数点后保留两位有效数字)
【答案】(1)f,g,h,a,b,c
(2)不可行,制得的Cl2中混有的HCl与Al反应生成H2,H2与Cl2混合加热时会发生爆炸。
(3)在硬质玻璃管与广口瓶之间用粗导管连接,防止AlCl3冷凝成固体造成堵塞。
(4)球形冷凝管;可以使液体顺利滴下。
(5)洗掉Na2CO3(或洗掉可溶性无机物);吸水剂(干燥剂)。
(6)83.5℃(7)72.85%
【解析】
试题分析:(1)验室制备无水氯化铁,需要先制取氯气,用2装置,根据题意3用于除去氯气中的氯化氢,4用于干燥氯气,由于无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成FeCl3nH2O,所以5防止空气中的水蒸气进入,同时吸收未反应的氯气,防止污染空气,则仪器的连接顺序为d→e→f→g→h→a→b→c,故答案为:f;g;h;a;b;c;
(2)将上述装置中D去掉,其余装置和试剂不变,不能制备无水AlCl3,因为制得的Cl2中混有的HCl与Al反应生成H2,H2与Cl2混合加热时会发生爆炸,故答案为:不可行;制得的Cl2中混有的HCl与Al反应生成H2,H2与Cl2混合加热时会发生爆炸;
(3)为了防止AlCl3冷凝成固体会造成试管堵塞,在硬质玻璃管与广口瓶之间用粗导管连接,故答案为:在硬质玻璃管与广口瓶之间用粗导管连接,防止AlCl3冷凝成固体造成堵塞;
(4)根据实验仪器的特点,知道该装置的名称是:球形冷凝管,和普通分液漏斗相比,使用滴液漏斗的优点是可以使液体顺利滴下,故答案为:球形冷凝管;可以使液体顺利滴下;
(5)洗涤操作中,第二次水洗主要是除去氯化铝、盐酸和碳酸钠(或洗掉可溶性无机物),洗涤后加入少量无水硫酸镁固体,目的是吸收产品中少量的水分,也可以用氯化钙代替,做吸水剂(干燥剂),故答案为:洗掉Na2CO3(或洗掉可溶性无机物);吸水剂(干燥剂);
(6)常压蒸馏时,减压蒸馏,可降低沸点,避免温度过高,导致副反应的发生,根据物质的熔沸点的高低,需要最低控制温度是83.5℃,故答案为:83.5℃;
(7)120mL苯(密度0.88g/mL)的物质的量为mol=1.35mol,10.2mL1,2-二氯乙烷的物质的量为mol=0.137mol,根据苯、1,2-二氯乙烷为原料制备联苯的方程式可知,苯过量,所以产品的理论产量为0.137mol×182g/mol=24.98g,产率=×100%=×100%=72.85%,故答案为:72.85%。