Question

12．乙酰水杨酸俗称阿司匹林（），是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药．乙酰水杨酸受热易分解，分解温度为128℃～135℃．实验室以水杨酸（邻羟基苯甲酸）与乙酸酐[（CH₃CO）₂O]为主要原料合成阿司匹林，其制备原理为：
制备基本操作流程如下：
醋酸酐+水杨酸$\stackrel{浓硫酸}{→}$$\stackrel{摇匀}{→}$$→_{加热}^{85℃-90℃}$$\stackrel{冷却}{→}$$→_{洗涤}^{减压过滤}$粗产品主要试剂和产品的物理常数如表：

名称	相对分子质量	熔点或沸点（℃）	水
水杨酸	138	158（熔点）	微溶
乙酸酐	102	139.4（沸点）	反应
乙酰水杨酸	180	135（熔点）	微溶

回答下列问题：
（1）合成阿司匹林时，最适合的加热方法是水浴加热．
（2）合成阿司匹林时，必须使用干燥的仪器，其原因是防止醋酸酐和水反应．
（3）减压过滤所得粗产品要用少量冰水洗涤，其目的是除去醋酸酐、醋酸、硫酸，并降低乙酰水杨酸的损耗．
（4）用重结晶方法提纯粗产品的流程如下，加热回流装置如图．
         粗产品 $→_{沸石}^{乙酸乙酯}$$→_{回流}^{加热}$$\stackrel{趁热过滤}{→}$$→_{加压过滤}^{冷却}$$→_{干燥}^{洗涤}$乙酸水杨酸
①沸石的作用是防暴沸；
②冷凝水的流进方向是a（填“a”或“b”）；
③使用温度计的目的是便于调控加热温度，防止乙酰水杨酸分解．
（5）在实验中原料用量：2.0　g水杨酸、5.0　mL醋酸酐（ρ=1.08　g/cm³），最终称得产品质量为2.2　g，则所得乙酰水杨酸的产率为84.3%（精确到0.1）．

Answer 1

分析 向三颈瓶中先加入乙酸酐和水杨酸，然后加入浓硫酸，相当于浓硫酸稀释，在加浓硫酸过程中并不断振荡，摇匀后，加热混合溶液，温度控制在85℃～90℃，低于水的沸点，应该采用水浴加热易控制温度；加热反应后冷却溶液，进行减压过滤，然后洗涤得到粗产品；
（1）水浴加热适用于温度较低的加热；
（2）根据表知，醋酸酐易和水反应；
（3）根据表中数据知，温度低时，能除去醋酸酐、醋酸和硫酸，且温度越低乙酰水杨酸的溶解度越小；
（4）水杨酸、乙酰水杨酸都微溶于水，高分子化合物不溶于水，用水作溶剂不能分离，而水杨酸易溶于乙酸乙酯，乙酰水杨酸可溶，高分子化合物不溶于乙酸乙酯，过滤分离出高分子化合物，在冷却结晶时大部分水杨酸溶解在乙酸乙酯中，很少结晶出来，通过重结晶可以得到乙酰水杨酸，故选用乙酸乙酯作溶剂；向混合溶液中加入沸石防暴沸，加热回流，然后趁热过滤，减少乙酰水杨酸的损失；然后冷却加压过滤、洗涤干燥最后得到乙酰水杨酸；
（5）计算水杨酸、乙酸酐的物质的量，进行过量判断，根据不足量的物质计算理论产量，进而计算产率．

解答 解：向三颈瓶中先加入乙酸酐和水杨酸，然后加入浓硫酸，相当于浓硫酸稀释，在加浓硫酸过程中并不断振荡，摇匀后，加热混合溶液，温度控制在85℃～90℃，低于水的沸点，应该采用水浴加热易控制温度；加热反应后冷却溶液，进行减压过滤，然后洗涤得到粗产品；
（1）水浴加热适用于温度较低的加热，加热混合溶液，温度控制在85℃～90℃，低于水的沸点，应该采用水浴加热易控制温度，且加热均匀，故答案为：水浴加热；
（2）根据表知，醋酸酐易和水反应，为防止醋酸酐生成醋酸，使用的仪器必须干燥，故答案为：防止醋酸酐和水反应；
（3）根据表中数据知，温度低时，能除去醋酸酐、醋酸和硫酸，且温度越低乙酰水杨酸的溶解度越小，所以减压过滤所得粗产品要用少量冰水洗涤目的是除去醋酸酐、醋酸、硫酸，并降低乙酰水杨酸的损耗，
故答案为：除去醋酸酐、醋酸、硫酸，并降低乙酰水杨酸的损耗；
（4）水杨酸、乙酰水杨酸都微溶于水，高分子化合物不溶于水，用水作溶剂不能分离，而水杨酸易溶于乙酸乙酯，乙酰水杨酸可溶，高分子化合物不溶于乙酸乙酯，过滤分离出高分子化合物，在冷却结晶时大部分水杨酸溶解在乙酸乙酯中，很少结晶出来，通过重结晶可以得到乙酰水杨酸，故选用乙酸乙酯作溶剂；向混合溶液中加入沸石防暴沸，加热回流，然后趁热过滤，减少乙酰水杨酸的损失；然后冷却加压过滤、洗涤干燥最后得到乙酰水杨酸；
①沸石的作用是防暴沸，降低安全事故的发生，故答案为：防暴沸；
②冷凝水的方向应该是逆流，所以a是进水口，故答案为：a；
③温度高时乙酰水杨酸易分解，为便于观察温度，所以使用温度计，
故答案为：便于调控加热温度，防止乙酰水杨酸分解；
（5）水杨酸的相对分子质量为138，n（水杨酸）=2.0 g÷138g/mol=0.0145mol，n（乙酸酐）=（5.0 mL×1.08 g/cm3）÷102g/mol=0.0529mol，由于乙酸酐的物质的量大于水杨酸，所以得到的乙酰水杨酸应该按照水杨酸来计算，故理论上得到乙酰水杨酸的质量为0.0145mol×180g/mol=2.61g，所以乙酰水杨酸的产率为（2.2g÷2.61g）×100%=84.3%，
故答案为：84.3%．

点评 本题考查物质制备实验方案设计，明确实验原理及基本操作方法是解本题关键，知道每一步的实验目的，易错点是冷凝管中水流方向判断，题目难度中等．