8.苯甲酸乙酯(C9H10O2)稍有水果气味,用于配制香水香精和人造精油,大量用于食品工业中,也可用作有机合成中间体、溶剂等.其制备方法为:
已知(Mr=122)(Mr=150)
苯甲酸在100℃会迅速升华.
实验步骤如下:
①在100mL圆底烧瓶中加入12.20g苯甲酸、25mL乙醇(过量)、20mL环己烷,以及4mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按图所示装好仪器,并在分水器中预先加入水,使水面略低于分水器的支管口,控制温度在65~70℃加热回流2h.反应时环己烷-乙醇-水会形成“共沸物”(沸点62.6℃)蒸馏出来.在反应过程中,通过分水器下部的旋塞分出生成的水,注意保持分水器中水层液面原来的高度,使油层尽量回到圆底烧瓶中.
②反应结束,打开旋塞放出分水器中液体后,关闭旋塞.继续加热,至分水器中收集到的液体不再明显增加,停止加热.
③将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中,分批加入Na2CO3至溶液呈中性.
④用分液漏斗分出有机层,水层用25mL乙醚萃取分液,然后合并至有机层.加入氯化钙,对粗产物进行蒸馏(装置如图所示),低温蒸出乙醚后,继续升温,接收210~213℃的馏分.
⑤检验合格,测得产品体积为12.86mL.
回答下列问题:
(1)步骤①中使用分水器不断分离除去水的目的是分离产生的水,使平衡向正反应方向移动,提高转化率.
(2)反应结束的标志分水器中的水层不再增加时,视为反应的终点.
(3)步骤②中应控制馏分的温度在C.
A.65~70℃B.78~80℃C.85~90℃D.215~220℃
(4)若Na2CO3加入不足,在步骤④蒸馏时,蒸馏烧瓶中可见到白烟生成,产生该现象的原因是苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸,在受热至100℃时发生升华.
(5)关于步骤④中的分液操作叙述正确的是AD.
A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗中,塞上玻璃塞.将分液漏斗倒转过来,用力振摇
B.振摇几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C.经几次振摇并放气后,手持分液漏斗静置待液体分层
D.放出液体时,需将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
(6)蒸馏时所用的玻璃仪器除了酒精灯、冷凝管、接收器、锥形瓶外还有蒸馏烧瓶,温度计.
(7)该实验的产率为90%.
已知(Mr=122)(Mr=150)
颜色、状态 | 沸点(℃) | 密度(g•cm-3) | |
苯甲酸* | 无色、片状晶体 | 249 | 1.2659 |
苯甲酸乙酯 | 无色澄清液体 | 212.6 | 1.05 |
乙醇 | 无色澄清液体 | 78.3 | 0.7893 |
环己烷 | 无色澄清液体 | 80.8 | 0.7318 |
实验步骤如下:
①在100mL圆底烧瓶中加入12.20g苯甲酸、25mL乙醇(过量)、20mL环己烷,以及4mL浓硫酸,混合均匀并加入沸石,按图所示装好仪器,并在分水器中预先加入水,使水面略低于分水器的支管口,控制温度在65~70℃加热回流2h.反应时环己烷-乙醇-水会形成“共沸物”(沸点62.6℃)蒸馏出来.在反应过程中,通过分水器下部的旋塞分出生成的水,注意保持分水器中水层液面原来的高度,使油层尽量回到圆底烧瓶中.
②反应结束,打开旋塞放出分水器中液体后,关闭旋塞.继续加热,至分水器中收集到的液体不再明显增加,停止加热.
③将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中,分批加入Na2CO3至溶液呈中性.
④用分液漏斗分出有机层,水层用25mL乙醚萃取分液,然后合并至有机层.加入氯化钙,对粗产物进行蒸馏(装置如图所示),低温蒸出乙醚后,继续升温,接收210~213℃的馏分.
⑤检验合格,测得产品体积为12.86mL.
回答下列问题:
(1)步骤①中使用分水器不断分离除去水的目的是分离产生的水,使平衡向正反应方向移动,提高转化率.
(2)反应结束的标志分水器中的水层不再增加时,视为反应的终点.
(3)步骤②中应控制馏分的温度在C.
A.65~70℃B.78~80℃C.85~90℃D.215~220℃
(4)若Na2CO3加入不足,在步骤④蒸馏时,蒸馏烧瓶中可见到白烟生成,产生该现象的原因是苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸,在受热至100℃时发生升华.
(5)关于步骤④中的分液操作叙述正确的是AD.
A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗中,塞上玻璃塞.将分液漏斗倒转过来,用力振摇
B.振摇几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C.经几次振摇并放气后,手持分液漏斗静置待液体分层
D.放出液体时,需将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
(6)蒸馏时所用的玻璃仪器除了酒精灯、冷凝管、接收器、锥形瓶外还有蒸馏烧瓶,温度计.
(7)该实验的产率为90%.
6.废旧碱性锌锰干电池内部的黑色物质A主要含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2,还有少量的FeCl2和炭粉,用A制备高纯MnCO3,的流程图如下.
(1)碱性锌锰干电池的负极材料是Zn(填化学式).
(2)第Ⅱ步操作的目的是除去碳粉.
(3)第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂,除去Zn2+的离子方程式为Zn2++MnS=ZnS+Mn2+.(已知:Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(ZnS)=1.6×10-24)
(4)为选择试剂X,在相同条件下,分别用5g 黑色物质M进行制备MnSO3的实验,得到数据如下表:
①试剂x的最佳选择是30%过氧化氢.
②第Ⅲ步中用选出的最佳试剂X与M的主要成分反应的化学方程式为MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑.
(5)已知:MaCO3难溶于水和乙醇,潮湿时易被空气氧化,100℃开始分解;Mn(OH)2开始沉淀时pH为7.请补充完成以下操作:
第Ⅴ步系列操作可按一下流程进行:请补充完成操作:(第Ⅴ步系列操作中可供选用的试剂:NaHCO3、乙醇)
操作1:加入NaHCO3,控制pH<7.7;
操作2:过滤,用少量水洗涤2~3次
操作3:检测滤液,表明SO42-已除干净;
操作4:用少量无水乙醇洗涤2~3次;
操作5:低温烘干.
(6)操作1可能发生反应的离子方程式Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑.
(1)碱性锌锰干电池的负极材料是Zn(填化学式).
(2)第Ⅱ步操作的目的是除去碳粉.
(3)第Ⅳ步操作是对滤液a进行深度除杂,除去Zn2+的离子方程式为Zn2++MnS=ZnS+Mn2+.(已知:Ksp(MnS)=2.5×10-13,Ksp(ZnS)=1.6×10-24)
(4)为选择试剂X,在相同条件下,分别用5g 黑色物质M进行制备MnSO3的实验,得到数据如下表:
实验编号 | 试剂X | MnSO4/g |
1 | 锌粉 | 2.3595 |
2 | 铁粉 | 2.7184 |
3 | 硫化亚铁 | 2.9911 |
4 | 30%过氧化氢 | 3.7349 |
②第Ⅲ步中用选出的最佳试剂X与M的主要成分反应的化学方程式为MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑.
(5)已知:MaCO3难溶于水和乙醇,潮湿时易被空气氧化,100℃开始分解;Mn(OH)2开始沉淀时pH为7.请补充完成以下操作:
第Ⅴ步系列操作可按一下流程进行:请补充完成操作:(第Ⅴ步系列操作中可供选用的试剂:NaHCO3、乙醇)
操作1:加入NaHCO3,控制pH<7.7;
操作2:过滤,用少量水洗涤2~3次
操作3:检测滤液,表明SO42-已除干净;
操作4:用少量无水乙醇洗涤2~3次;
操作5:低温烘干.
(6)操作1可能发生反应的离子方程式Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑.
2.邻苯二甲酸酯类是最常见的塑化剂,实验室制备邻苯二甲酸二丁酯的反应原理如下,其中n-C4H9OH表示正丁醇.
已知:(1)上述反应的第一步进行得迅速而完全,第二步反应可逆,较难进行.
(2)有关物质的性质如下表所示:
实验步骤:装置图如1图所示,夹持装置、加热装置均略去.
(Ⅰ)制备粗产品:在三颈烧瓶侧口插入温度计,另一侧口连接分水器与冷凝管,从中间口先加入3g(0.02mol)邻苯二甲酸酐及几粒沸石,在振摇下缓慢加入6.5mL(0.07mol)正丁醇和0.1mL浓硫酸的混合液.安装搅拌装置.在分水器中加入正丁醇至支管平齐.缓慢升温,使混合物微沸,至瓶内固体完全消失.继续回流,分水器中有小液滴沉入底部,当温度升到140℃时便可停止加热.
(Ⅱ)粗产品纯化:当反应液冷却到70℃以下时,将混合液转入分液漏斗,加入10mL 5% Na2CO3溶液洗涤,有机层用15mL温热的饱和食盐水洗涤2~3次,至有机层呈中性,分离出的油状物,用无水硫酸镁干燥,除去干燥剂.有机层先蒸去过量的正丁醇,最后在抽气泵的减压下蒸馏,收集180~190℃的馏分即得产品,称量质量.回答下列问题:
(1)仪器e的名称蒸馏烧瓶,浓硫酸的作用是催化剂,吸水剂抽气泵的作用是可降低有机物的沸点,可以防止有机物脱水碳化,提高产物的纯度.
(2)制备装置中冷凝水的流向与冷凝管中蒸汽的流向相同,制备过程中反应进行到终点的标志是分水器中的水位不再发生变化.
(3)产品纯化过程中,加入Na2CO3溶液的目的是将硫酸和转变成盐,从而与产物分离,该操作是否可改用NaOH溶液?否(填“是”或“否”),原因是;氢氧化钠碱性太强,能使邻苯二甲酸二丁酯发生水解;.加入食盐水洗涤一方面是防止有机物发生乳化而不利于分层,另一方面是为了降低邻苯二甲酸二丁酯的溶解度.
(4)实验中还可采用薄层色谱法(原理和操作与纸层析类同)跟踪反应进程,分别在反应开始后的不同时间,用毛细管从三颈烧瓶中取样、点样、薄层色谱展开后在紫外灯照射下(含苯环结构的物质可显色)斑点如图2.你认为不可能出现的情况是D.
A.开始 B.30min C.60min D.90min.
0 166928 166936 166942 166946 166952 166954 166958 166964 166966 166972 166978 166982 166984 166988 166994 166996 167002 167006 167008 167012 167014 167018 167020 167022 167023 167024 167026 167027 167028 167030 167032 167036 167038 167042 167044 167048 167054 167056 167062 167066 167068 167072 167078 167084 167086 167092 167096 167098 167104 167108 167114 167122 203614
已知:(1)上述反应的第一步进行得迅速而完全,第二步反应可逆,较难进行.
(2)有关物质的性质如下表所示:
物质 | 性质(沸点及分解温度均为101kPa测得) |
邻苯二甲酸酐 (M=148g/mol) | 白色针状晶体.不溶于冷水,溶于热水及有机溶剂. 密度1.53g/cm3,沸点295℃. |
正丁醇(M=74g/mol) | 无色液体.微溶于水,溶于有机溶剂.密度0.81g/cm3,沸点117.7℃.可与水形成二元共沸物(沸点92.7℃). |
邻苯二甲酸二丁酯 (M=278g/mol) | 无色油状液体.难溶于水,溶于有机溶剂.密度1.49g/cm3,沸点340℃.酸性条件下180℃以上易发生分解. |
(Ⅰ)制备粗产品:在三颈烧瓶侧口插入温度计,另一侧口连接分水器与冷凝管,从中间口先加入3g(0.02mol)邻苯二甲酸酐及几粒沸石,在振摇下缓慢加入6.5mL(0.07mol)正丁醇和0.1mL浓硫酸的混合液.安装搅拌装置.在分水器中加入正丁醇至支管平齐.缓慢升温,使混合物微沸,至瓶内固体完全消失.继续回流,分水器中有小液滴沉入底部,当温度升到140℃时便可停止加热.
(Ⅱ)粗产品纯化:当反应液冷却到70℃以下时,将混合液转入分液漏斗,加入10mL 5% Na2CO3溶液洗涤,有机层用15mL温热的饱和食盐水洗涤2~3次,至有机层呈中性,分离出的油状物,用无水硫酸镁干燥,除去干燥剂.有机层先蒸去过量的正丁醇,最后在抽气泵的减压下蒸馏,收集180~190℃的馏分即得产品,称量质量.回答下列问题:
(1)仪器e的名称蒸馏烧瓶,浓硫酸的作用是催化剂,吸水剂抽气泵的作用是可降低有机物的沸点,可以防止有机物脱水碳化,提高产物的纯度.
(2)制备装置中冷凝水的流向与冷凝管中蒸汽的流向相同,制备过程中反应进行到终点的标志是分水器中的水位不再发生变化.
(3)产品纯化过程中,加入Na2CO3溶液的目的是将硫酸和转变成盐,从而与产物分离,该操作是否可改用NaOH溶液?否(填“是”或“否”),原因是;氢氧化钠碱性太强,能使邻苯二甲酸二丁酯发生水解;.加入食盐水洗涤一方面是防止有机物发生乳化而不利于分层,另一方面是为了降低邻苯二甲酸二丁酯的溶解度.
(4)实验中还可采用薄层色谱法(原理和操作与纸层析类同)跟踪反应进程,分别在反应开始后的不同时间,用毛细管从三颈烧瓶中取样、点样、薄层色谱展开后在紫外灯照射下(含苯环结构的物质可显色)斑点如图2.你认为不可能出现的情况是D.
A.开始 B.30min C.60min D.90min.