Question

16．某化学小组以苯甲酸为原料制取苯甲酸甲酯．已知苯甲酸25℃时的溶解度为0.35g．
I．制取苯甲酸甲酯：实验装置如下：

（1）写出制取苯甲酸甲酯的化学方程式：C₆H₅COOH+CH₃OH$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$C₆H₅COOCH₃+H₂O．
（2）第一步温和回流制备苯甲酸甲酯时，冷凝管的冷却水的进口为下口（填“上”或“下”），冷凝管的作用为冷凝回流，这样做的好处为提高反应物转化率或提高产率或防止反应物挥发．
（3）根据化学计量数之比，反应物甲醇应过量，其理由是提高较贵的苯甲酸的转化率．
（4）冷却后的粗产品中加入25mL水的目的是除去粗产品中混有的甲醇，将分液后的下层液体加入到1g Na₂CO₃中的目的是：
①吸收酯中的水并抑制酯的溶解；
②将苯甲酸转化为高沸点难挥发的苯甲酸钠．
Ⅱ．苯甲酸甲酯有多种同分异构体，其中一种同分异构体在苯环上有两个相邻侧链且与苯甲酸甲酯具有相同官能团；写出该化合物与足量NaOH溶液共热的化学方程式：．

Answer 1

分析 I．在加热、浓硫酸作催化剂条件下，苯甲酸和甲醇发生酯化反应生成苯甲酸甲酯；将得到的粗产品冷却，然后加入25mL水，除去产品中的甲醇；转移到分液漏斗中，摇动分液，将下层液体倒入盛有碳酸钠的锥形瓶中，碳酸钠除去苯甲酸，然后蒸馏得到苯甲酸甲酯；
（1）在加热、浓硫酸作催化剂条件下，苯甲酸和甲醇发生酯化反应生成苯甲酸甲酯；
（2）第一步温和回流制备苯甲酸甲酯时，冷凝管的冷却水要逆流而上，据此判断进水口和出水口；
冷凝管的作用是冷却蒸气，提高反应物的转化率或防止反应物挥发；
（3）一种反应物过量能增大另一种反应物的转化率；
（4）冷却后的粗产品中加入25mL水能除去粗产品中的甲醇；将分液后的下层液体加入到1g Na₂CO₃中，苯甲酸和碳酸钠反应生成高沸点的苯甲酸钠；且能抑制酯的溶解；
Ⅱ．苯甲酸甲酯有多种同分异构体，其中一种同分异构体在苯环上有两个相邻侧链且与苯甲酸甲酯具有相同官能团，该物质为邻甲基甲酸苯酯．

解答 解：I．在加热、浓硫酸作催化剂条件下，苯甲酸和甲醇发生酯化反应生成苯甲酸甲酯；将得到的粗产品冷却，然后加入25mL水，除去产品中的甲醇；转移到分液漏斗中，摇动分液，将下层液体倒入盛有碳酸钠的锥形瓶中，碳酸钠除去苯甲酸，然后蒸馏得到苯甲酸甲酯；
（1）在加热、浓硫酸作催化剂条件下，苯甲酸和甲醇发生酯化反应生成苯甲酸甲酯，反应方程式为C₆H₅COOH+CH₃OH$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$C₆H₅COOCH₃+H₂O，
故答案为：C₆H₅COOH+CH₃OH$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$C₆H₅COOCH₃+H₂O；
（2）第一步温和回流制备苯甲酸甲酯时，冷凝管的冷却水要逆流而上，所以进水口为下口；
冷凝管的作用是冷却蒸气，提高反应物转化率或提高产率或防止反应物挥发，
故答案为：下；冷凝回流；提高反应物转化率或提高产率或防止反应物挥发；
（3）一种反应物过量能增大另一种反应物的转化率，甲醇价格较低、苯甲酸价格较高，甲醇过量能增大苯甲酸转化率，故答案为：提高较贵的苯甲酸的转化率；
（4）甲醇易溶于水，所以冷却后的粗产品中加入25mL水能除去粗产品中的甲醇；将分液后的下层液体加入到1g Na₂CO₃中，苯甲酸和碳酸钠反应生成高沸点的苯甲酸钠，且能抑制酯的溶解，
故答案为：除去粗产品中混有的甲醇；将苯甲酸转化为高沸点难挥发的苯甲酸钠；
Ⅱ．苯甲酸甲酯有多种同分异构体，其中一种同分异构体在苯环上有两个相邻侧链且与苯甲酸甲酯具有相同官能团，该物质为邻甲基甲酸苯酯，邻甲基甲酸苯酯和氢氧化钠反应方程式为，
故答案为：．

点评 本题考查制备实验方案设计，为高频考点，明确实验原理是解本题关键，侧重考查实验原理、物质性质、基本操作，知道流程图中发生的反应或基本操作方法，题目难度中等．