题目内容

17．有机物的反应往往伴随副反应发生，因此 需要分离提纯．有一种水果香精的合成步骤如下：
Ⅰ合成：
在干燥的圆底烧瓶中加入11.5mL（9.3g，0.125mol）正丁醇、7.2mL（7.5g，0.125mol）冰醋酸和3～4滴浓H2SO4，摇匀后，加几粒沸石，再按图1所示装置安装好．在分水器中预先加入5.00mL水，其水面低于分水器回流支管下沿3～5mm，然后用小火加热，反应大约40min．
Ⅱ分离提纯：
①将烧瓶中反应后的混合物冷却后与分水器中的酯层合并，转入分液漏斗，依次用10mL水、10mL 10% 碳酸钠溶液洗至中性，充分振荡后静置，分去水层．
②将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁干燥．
③将乙酸正丁酯粗产品转入50mL蒸馏烧瓶中，加几粒沸石进行常压蒸馏，收集产品．
主要试剂及产物的物理常数如下：
化合物正丁醇冰醋酸乙酸正丁酯正丁醚
密度/（g/mL）0.8101.0490.8820.7689
沸点/℃117.8118.1126.1143
在水中的溶解性易溶易溶难溶难溶
制备过程中还可能有的副反应：
2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O
（1）合成和分离过程中均使用沸石，其作用防止液体加热时发生暴沸．
（2）如图1整个装置可看作由分水器、圆底烧瓶和冷凝管组成，其中冷水应从b（填a或b）管口通入．
（3）在操作步骤②后（即酯层用无水硫酸镁干燥后），应先过滤（填实验操作名称），然后将乙酸正丁酯粗产品转入蒸馏烧瓶中，如果蒸馏装置如图2所示，则收集到的产品中可能混有正丁醚杂质．
（4）步骤③的常压蒸馏，需控制一定的温度，你认为在BD中加热比较合适（请从下列选项中选择）．
A．水                  B．甘油（沸点290℃）
C．沙子                D．石蜡油（沸点200～300℃）
（5）如何根据装置中的实验现象判断该合成反应达到了终点分水器中水面不再升高．
（6）反应结束后，若放出的水为6.98mL（水的密度为1g/mL），则正丁醇的利用率约为88%．

分析 （1）反应装置中加入的固体沸石，目的是防止暴沸；
（2）冷凝管采取逆流原理通入冷凝水，有利于冷却；
（3）酯层用无水硫酸镁干燥后，应过滤除去干燥剂；反应中发生副反应得到正丁醚，而正丁醚难溶，正丁醇、醋酸溶于水，制备的物质中含有正丁醚；
（4）乙酸正丁酯的沸点是126.1℃，选择沸点稍高的液体加热；
（5）分水器中水面不再升高说明反应结束；
（6）计算生成水的质量，根据方程式计算参加反应正丁醇的产量，正丁醇的利用率=$\frac{参加反应的质量}{投入的总质量}$×100%．

解答 解：（1）合成和分离过程中均使用沸石，其作用是防止液体加热时发生暴沸，
故答案为：防止液体加热时发生暴沸；
（2）冷凝管采取逆流原理通入冷凝水，其中冷水应从b管口通入，从a管中流出，有利于冷却，
故答案为：b；
（3）酯层用无水硫酸镁干燥后，应过滤除去干燥剂；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸钠溶液洗时，已经被除去，正丁醚与乙酸丁酯互溶，水洗和10%碳酸钠溶液洗时不能除去，所以蒸馏时会有少量挥发进入乙酸丁酯，则乙酸正丁酯的杂质为正丁醚，
故答案为：过滤；正丁醚；
（4）乙酸正丁酯的沸点是126.1℃，选择沸点稍高的液体加热，所以可以在甘油和石蜡油中加热，水的沸点为100℃，加热温度太低，用砂子加热温度太高不易控制，故选：BD；
（5）合成反应中生成水，分离回流到分水器中，分水器中水面不再升高说明反应结束，
故答案为：分水器中水面不再升高；
（6）反应结束后，若放出的水为6.98mL（水的密度为1g•mL-1），则反应生成的水为6.98mL-5.00mL=1.98mL，即1.98g，设参加反应的正丁醇为x，
CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
         74                                                                                     18
         x                                                                                      1.98g
则x=$\frac{74×1.98g}{18g}$=8.14g，
则正丁醇的利用率为$\frac{8.14g}{9.3g}$×100%=88%，
故答案为：88%．

点评 本题考查有机物制备实验，涉及实验操作、实验原理、物质的性质的应用、分离提纯、有关方程式的计算等，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和数据处理能力．

练习册系列答案
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正确的操作顺序是dbca（填字母）．
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B．缩小容器体积，重新达到平衡时，气体平均相对分子质量不变或增大
C．在恒压容器中升高温度，气体混合物中C%可能先增大后减小
D．在恒容容器中升高温度，达到新平衡时，气体的密度可能增大
9．对于可逆反应2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H＜0，在一恒容容器中，由SO2和O2开始反应，下列说法正确的是（　　）
A．充入N2，容器内压强增大，增加了单位体积内活化分子数，反应速率加快
B．反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
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D．加入SO2，可使单位体积内活化分子百分比增多，加快反应速率
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B．该反应的平衡常数数值为7.5
C．SO2的平衡转化率为60%
D．降低温度，SO2平衡浓度减小

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