Question

8．为了综合利用地沟油，我国将地沟油提炼成生物柴油可替换柴油做燃料，目前技术已经非常成熟．生物柴油是高级脂肪酸甲酯，可由油脂与甲醇通过酯交换生成新酯和新醇得到．已知油脂与甲醇互不相溶，反应中若有游离脂肪酸和水，将妨碍酯的交换．酯交换反应为：R₁COOR₂+R₃OH→R₁COOR₃+R₂OH．地沟油的预处理过程如下：
目前常用的制备方法是碱催化法，用中性油制备生物柴油的步骤如下：
①将酯交换反应器做干燥处理，先向反应器中加入20g中性油，再称取40g正己烷（约61mL）．
②称取甲醇4.6g（约5.8mL）放到锥形瓶中，然后称取0.200g氢氧化钠固体并使之溶解，然后加到反应器中．
③如图所示安装反应装置．
④控制温度在60～65℃进行恒温加热，搅拌1.5～2h．
⑤停止加热后，冷却，取出反应器，静置、分液，上层为生物柴油、正己烷和甲醇，下层主要为甘油．
⑥用温水洗涤制得的生物柴油3～4次．
⑦将水洗后的溶液倒入圆底烧瓶中，蒸馏，通过控制温度分别得到甲醇、正己烷，直至无液体蒸出后，烧瓶中剩余的液体主要为生物柴油．
（1）酯交换反应器由三颈烧瓶、冷凝管、温度计、搅拌棒组成．加入正己烷的作用是作溶剂，促进油脂与甲醇互溶．
（2）步骤④可以采用60～65℃的水浴加热方式进行恒温加热．中性油制备生物柴油的过程中可以循环利用的物质是己烷、甲醇．
（3）地沟油在预处理时干燥、蒸馏操作的目的是除去游离脂肪酸和水，否则将妨碍酯的交换．
（4）确定步骤⑥已洗涤干净的方法是蘸取最后一次的洗涤液，用pH试纸测其酸碱性，若为中性则已洗净．

Answer 1

分析 （1）依据装置图分析可知酯交换反应器由三颈烧瓶、冷凝管、温度计、搅拌棒组成，已知油脂与甲醇互不相溶，正己烷是一种有机溶剂可以溶解油脂和甲醇使之混合均匀发生反应；
（2）控制温度在100℃以下选择水浴加热，停止加热后，冷却，取出反应器，静置、分液，上层为生物柴油、正己烷和甲醇，下层主要为甘油，可知正己烷和甲醇可以循环使用；
（3）反应中若有游离脂肪酸和水，将妨碍酯的交换；
（4）用温水洗涤制得的生物柴油3～4次，检验是否洗涤干净可以利用最后一次的洗涤液检查酸碱性设计．

解答 解：（1）依据装置图分析可知酯交换反应器由三颈烧瓶、冷凝管、温度计、搅拌棒组成，生物柴油是高级脂肪酸甲酯，可由油脂与甲醇通过酯交换生成新酯和新醇得到，已知油脂与甲醇互不相溶，正己烷是一种有机溶剂可以溶解油脂和甲醇使之混合均匀发生反应，
故答案为：三颈烧瓶；作溶剂，促进油脂与甲醇互溶；
（2）控制温度在60～65℃进行恒温加热应选择水浴加热，停止加热后，冷却，取出反应器，静置、分液，上层为生物柴油、正己烷和甲醇，下层主要为甘油，可知正己烷和甲醇可以循环使用，
故答案为：60～65℃的水浴加热；正己烷、甲醇；
（3）反应中若有游离脂肪酸和水，将妨碍酯的交换，地沟油的预处理干燥、蒸馏操作的目的是除去游离脂肪酸和水，否则将妨碍酯的交换，
故答案为：除去游离脂肪酸和水，否则将妨碍酯的交换；
（4）用温水洗涤制得的生物柴油3～4次，检验是否洗涤干净可以利用最后一次的洗涤液检查酸碱性设计，蘸取最后一次的洗涤液，用pH试纸测其酸碱性，若为中性则已洗净，
故答案为：蘸取最后一次的洗涤液，用pH试纸测其酸碱性，若为中性则已洗净．

点评 本题考查了有机混合物的分离方法和实验过程分析应用，主要是题目信息的理解应用和盐类分析，掌握基础是解题关键，题目难度中等．