Question

20．某化学小组以苯甲酸为原料，制取苯甲酸甲酯．已知有关物质的沸点如表：

物质	甲醇	苯甲酸	苯甲酸甲酯
沸点/℃	65	249	199.6

Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入3mL浓硫酸、12.2g苯甲酸、20mL甲醇（密度约为0.79g/cm³）．
（1）液体混合时，正确的加入顺序是先加入12.2g苯甲酸和20mL甲醇，再小心加入3mL浓硫酸．
（2）为防止圆底烧瓶中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是加入沸石或碎瓷片．
（3）在该反应中反应物甲醇应过量，其理由是该反应是可逆反应，甲醇比苯甲酸价廉，且甲醇沸点低，易损失，故可增加甲醇的量，以提高苯甲酸的转化率．
Ⅱ．粗产品的精制
（4）现拟用下列流程精制苯甲酸甲酯，请根据流程图填入恰当操作方法的名称：操作1为分液，操作2为蒸馏．

（5）苯甲酸甲酯的产率为65%．
（6）苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，某同学做了如下检验．

检验项目	实验现象及结论
检验粗产品中含有水的操作是
检验粗产品中含有硫酸的操作是

Answer 1

分析 （1）溶液混合时，将密度大的液体倒入密度小的液体中；
（2）蒸馏时沸石或碎瓷片起防暴沸的作用；
（3）增大一种反应物的物质的量，能增大另一种物质的转化率；
苯甲酸甲酯中含有苯甲酸和甲醇，苯甲酸和甲醇易溶于水，苯甲酸甲酯不易溶于水，饱和碳酸钠能吸收甲醇且能和苯甲酸分液生成可溶性的苯甲酸钠，苯甲酸甲酯不反应，然后分液得到水层和有机层，有机层中含有苯甲酸甲酯和甲醇，然后利用蒸馏方法得到苯甲酸甲酯、甲醇和水；
（4）分离互不相溶的液体采用分液方法，分离互溶的液体采用蒸馏方法；
（5）n（甲醇）=$\frac{0.79g/mL×20mL}{32g/mol}$=0.49mol，n（苯甲酸）=$\frac{12.2g}{122g/mol}$=0.1mol＜0.49mol，则甲醇过量，根据苯甲酸与苯甲酸甲酯关系式知，理论上生成0.1mol苯甲酸甲酯，其质量=0.1mol×136g/mol=13.6g，其产率=$\frac{实际质量}{理论质量}$×100%；
（6）水能使无水硫酸铜由白色变为蓝色，所以可以用无水硫酸铜检验水蒸气；
硫酸能和氯化钡反应生成难溶性的硫酸钡沉淀，可以用氯化钡溶液检验硫酸．

解答 解：（1）溶液混合时，将密度大的液体倒入密度小的液体中，苯甲酸和甲醇密度都小于浓硫酸，所以混合溶液先后顺序是先加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇，再小心加入3 mL浓硫酸，故答案为：先加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇，再小心加入3 mL浓硫酸；
（2）蒸馏时沸石或碎瓷片起防暴沸的作用，为防止溶液暴沸，所以在加热前需要加入沸石或碎瓷片，
故答案为：加入几粒沸石或碎瓷片；
（3）增大一种反应物的物质的量，能增大另一种物质的转化率，所以甲醇的量较多时能提高苯甲酸的转化率，且甲醇沸点低易损伤，甲醇比苯甲酸廉价，
故答案为：该反应是可逆反应，甲醇比苯甲酸价廉，且甲醇沸点低，易损失，故可增加甲醇的量，以提高苯甲酸的转化率；
苯甲酸甲酯中含有苯甲酸和甲醇，苯甲酸和甲醇易溶于水，苯甲酸甲酯不易溶于水，饱和碳酸钠能吸收甲醇且能和苯甲酸分液生成可溶性的苯甲酸钠，苯甲酸甲酯不反应，然后分液得到水层和有机层，有机层中含有苯甲酸甲酯和甲醇，然后利用蒸馏方法得到苯甲酸甲酯、甲醇和水；
（4）分离互不相溶的液体采用分液方法，分离互溶的液体采用蒸馏方法，所以操作①是分液、操作②是蒸馏，
故答案为：分液；蒸馏；
（5）n（甲醇）=$\frac{0.79g/mL×20mL}{32g/mol}$=0.49mol，n（苯甲酸）=$\frac{12.2g}{122g/mol}$=0.1mol＜0.49mol，则甲醇过量，根据苯甲酸与苯甲酸甲酯关系式知，理论上生成0.1mol苯甲酸甲酯，其质量=0.1mol×136g/mol=13.6g，其产率=$\frac{实际质量}{理论质量}$×100%=$\frac{8.84g}{13.6g}$×100%=65%，
故答案为：65%；
（6）水能使无水硫酸铜由白色变为蓝色，所以可以用无水硫酸铜检验水蒸气，其检验方法是：取适量产品置于试管中，加入适量无水硫酸铜，如果固体变蓝色，则说明产品中含有水，否则不含水；
硫酸能和氯化钡反应生成难溶性的硫酸钡沉淀，可以用氯化钡溶液检验硫酸，其检验方法是：取适量产品置于试管中，加入适量氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成，则说明产品中含有硫酸，否则不含硫酸，
故答案为：

检验项目	实验现象及结论
检验粗产品中含有水的操作是：取适量产品置于试管中，加入适量无水硫酸铜	，如果固体变蓝色，则说明产品中含有水，否则不含水
检验粗产品中含有硫酸的操作是：取适量产品置于试管中，加入适量氯化钡溶液	如果有白色沉淀生成，则说明产品中含有硫酸，否则不含硫酸

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点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及实验基本操作、方程式计算、物质检验、物质分离和提纯，明确实验原理、实验基本操作方法、物质性质等知识点是解本题关键，注意（1）中溶液滴加先后顺序，为易错点．