Question

19．水杨酸甲酯对多种细菌的繁殖和黏附有抑制作用，也是安全、有效的植物生长调节剂．实验室制备水杨酸甲酯装置示意图和有关数据如下：

	相对分子 质量	沸点/℃：	在水中的溶解性
甲醇	32	64.7	与水以任何比例相溶
水杨酸	138	211	0.22g/100ml
水杨酸甲酯	152	222	0.07g/100ml

+CH₃OH$\stackrel{H+}{?}$+H₂O
实验步骤：
①在干燥的三颈烧瓶中入7.0g水杨酸、30mL（0.64moL）甲醇、3mL浓H₂SO₄和2～3片碎瓷片，在85～95℃下加热回流（如图甲）；
②1.5h后将回流装置改为蒸馏装置，水浴加热（如图乙）；
③余下的反应液冷却至室温，依次用水、碳酸钠溶液和水洗涤，后再分离（如图丙）；
④分出的产物加入少量无水CaCl₂固体，静置片刻后过滤，
⑤对滤液蒸馏纯化，收集221～224℃馏分，得水杨酸甲酯6.1g．
⑥其它量不变，改用2mL浓H₂SO₄重复上述操作，得水杨酸甲酯5.5g．
回答下列问题：
（1）甲中所用三颈烧瓶应选用A
A.100mL        B.150mL         C.250mL         D.500mL
（2）整个实验两次用到蒸馏装置，第一次用蒸馏装置的目的是：甲醇有毒，用于回收甲醇．
（3）步骤③中所用到的玻璃仪器的名称是分液漏斗、锥形瓶；
（4）本实验甲醇要过量，其目的是提高水杨酸的转化率，
（5）步骤③要进行两次水洗，如果没有进行第二次水洗，可能的后果是残留的碳酸钠与CaCl₂反应生成沉淀堵塞分液漏斗，并在蒸馏时会促进水杨酸甲酯的水解．
（6）浓H₂SO₄的用量为3mL时，水杨酸甲酯的产率是79.2%，
（7）该实验中，浓硫酸主要表现了催化、吸水性质．

Answer 1

分析 （1）蒸馏时，三颈瓶内盛放溶液体积为三颈瓶容积的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$；         
（2）球形冷凝管能冷凝回流蒸出的馏分；
（3）根据图知，用到的仪器为分液漏斗、锥形瓶；
 （4）一种反应物过量时能促进另一种反应物的转化；
（5）第一次水洗是洗涤甲醇、硫酸，碳酸钠溶液洗涤是洗涤硫酸，第二次水洗是洗涤过量的碳酸钠溶液，碳酸钠溶液呈碱性，能促进酯类水解，且碳酸钠能和氯化钙发生复分解反应生成难溶性固体；
（6）n（水杨酸）=$\frac{7.0g}{138g/mol}$=0.05mol，根据+CH₃OH$\stackrel{H+}{?}$+H₂O
知，如果水杨酸完全反应则需要甲醇的物质的量为0.05mol，实际上甲醇的物质的量是0.64mol，则甲醇过量，生成的水杨酸甲酯的物质的量为0.05mol，水杨酸甲酯的质量=0.05mol×152g/mol=7.7g，
则水杨酸甲酯的产率=$\frac{实际质量}{理论质量}×100%$；
（7）该反应中浓硫酸体现吸水性和催化性．

解答 解：（1）蒸馏时，三颈瓶内盛放溶液体积为三颈瓶容积的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$，假设水杨酸的密度按1g/mL计算，则三颈瓶中溶液体积=（7+30+3）mL=40mL，如果溶液体积占$\frac{1}{3}$，三颈瓶容积为120mL，如果溶液体积占$\frac{2}{3}$，则三颈瓶容积为60mL，实际上在二者之间，所以应该是100mL，故选A；         
（2）球形冷凝管能冷凝回流蒸出的馏分，且甲醇有毒，用球形冷凝管能回收甲醇，减少甲醇的逸出，
故答案为：甲醇有毒，用于回收甲醇；
（3）根据图知，用到的仪器为分液漏斗、锥形瓶，故答案为：分液漏斗、锥形瓶；
 （4）一种反应物过量时能促进另一种反应物的转化，所以甲醇过量时能促进水杨酸的转化率，
故答案为：提高水杨酸的转化率；
（5）第一次水洗是洗涤甲醇、硫酸，碳酸钠溶液洗涤是洗涤硫酸，第二次水洗是洗涤过量的碳酸钠溶液，碳酸钠溶液呈碱性，能促进酯类水解，且碳酸钠能和氯化钙发生复分解反应生成难溶性固体，所以如果没有第二次水洗会导致溶液中含有碳酸钠，溶液呈碱性，导致促进水杨酸甲酯水解，且和氯化钙生成的碳酸钙沉淀堵塞分液漏斗，
故答案为：残留的碳酸钠与CaCl₂反应生成沉淀堵塞分液漏斗，并在蒸馏时会促进水杨酸甲酯的水解
；
（6）n（水杨酸）=$\frac{7.0g}{138g/mol}$=0.05mol，根据+CH₃OH$\stackrel{H+}{?}$+H₂O
知，如果水杨酸完全反应则需要甲醇的物质的量为0.05mol，实际上甲醇的物质的量是0.64mol，则甲醇过量，生成的水杨酸甲酯的物质的量为0.05mol，水杨酸甲酯的质量=0.05mol×152g/mol=7.7g，
则水杨酸甲酯的产率=$\frac{实际质量}{理论质量}×100%$=$\frac{6.1g}{7.7g}×100%$=79.2%，故答案为：79.2%；
（7）浓硫酸能吸水，该反应中生成水被浓硫酸吸收，从而促进平衡正向移动，且浓硫酸能作该反应的催化剂，所以该反应中浓硫酸体现吸水性和催化性，
故答案为：催化、吸水．

点评 本题考查有机物制备，为高频考点，涉及仪器选取、实验基本操作、化学方程式有关计算等知识点，明确常见仪器的名称及用途、基本操作规范性及基本计算方法是解本题关键，易错点是（1）中仪器的选取，题目难度不大．