Question

【题目】Ⅰ．呋喃甲酸是一种抗生素，在食品工业中作防腐剂，也作涂料添加剂医药、香料等中间体，可用呋喃甲醛制备，其实验原理和制备步骤如下：

2+NaOH→+ H＜0

步骤③提纯过程：溶解→活性炭脱色→趁热过滤→冷却结晶→抽滤→洗涤→干燥。

(1)步骤①的关键是控制温度，其措施有：磁力搅拌、__________和缓慢滴加溶液。

(2)步骤②中，加入无水的作用_______。

(3)呋喃甲酸在A、B、C三种溶剂中溶解度(S)随温度(T)变化的曲线如图。步骤③提纯时合适的溶解试剂是________。

Ⅱ．利用呋喃甲酸制取的呋喃甲酸正丁酯是一种优良的有机溶剂。某化学兴趣小组在实验室用呋喃甲酸和正丁醇制备呋喃甲酸正丁酯，有关物质的相关数据及实验装置如图所示：

化合物	相对分子质量	密度()	沸点(℃)	溶解度(g/100g水)
呋喃甲酸	112	1.322	230-232	4.33
正丁醇	74	0.81	117.3	9
呋喃甲酸正丁酯	168	1.053	136.1	0.7

分水器的操作方法：先将分水器装满水(水位与支管口相平)，再打开活塞，准确放出一定体积的水。在制备过程中，随着加热回流，蒸发后冷凝下来的有机液体和水在分水器中滞留分层，水并到下层(反应前加入的)水中；有机层从上面溢出，流回反应容器。当水层增至支管口时，停止反应。

呋喃甲酸正丁酯合成和提纯步骤为：

第一步：取足量的正丁醇和呋喃甲酸混合加热发生酯化反应，反应装置如图a所示(加热仪器已省略)；

第二步：依次用水、饱和溶液、水对烧瓶中的产品洗涤并干燥；

第三步：用装置b蒸馏提纯。

回答有关问题：

(4)装置A的名称_________。

(5)实验中使用分水器的优点有________。

(6)第二步用饱和溶液洗涤的目的是______。

(7)若实验中得到呋喃甲酸正丁酯，则呋喃甲酸正丁酯的产率为________。实验中呋喃甲酸正丁酯的实际产率总是小于此计算值，不可能原因是_______(填字母代号)。

A．分水器收集的水里含呋喃甲酸正丁酯

B．该实验条件下发生副反应

C．产品精制时收集部分低沸点物质

D．产品在洗涤、蒸发过程中有损失

Answer 1

【答案】冷水浴 干燥 A 三颈烧瓶 及时分离出水，有利于酯化反应朝正反应方向移动 除去产品中含有的呋喃甲酸(硫酸)等杂质 43.5% C

【解析】

(1)制备呋喃甲酸反应为放热反应，需保持温度为8℃-12℃，可用冷水浴控制温度，磁力搅拌散热也可控制温度，通过控制滴加反应物的速率也可控制反应的温度；

(2)步骤②中有机层为呋喃甲醇和少量的水，用无水硫酸镁可以干燥呋喃甲醇；

(3)呋喃甲酸在A、B、C三种溶剂中的溶解度，由溶解度曲线可知，在溶剂物质A中的溶解度随温度的升高而增大明显；在溶剂物质B、C中的溶解度随温度的升高而不明显；

(4)根据仪器的结构特征，仪器A为三颈瓶；

(5)根据分水器的作用结合平衡移动的原理进行分析；

(6)类比于书本中乙酸乙酯的制备实验中碳酸钠的作用进行解题；

(7)根据足量的正丁醇和呋喃甲酸发生酯化反应进行计算，并分析造成产率偏低的原因。

(1)制备呋喃甲酸反应△H＜0，为放热反应，制备呋喃甲酸需保持温度为8℃-12℃，温度过高会降低其产率，反应温度较高，控制温度可用冷水浴法；搅拌也可以散热控制温度，所以还可用磁力搅拌的方法，让反应速率减小控制温度，所以可用缓慢滴加NaOH溶液的方法，答案为：冷水浴；

(2)步骤②中有机层中呋喃甲醇还含有水等杂质，而无水硫酸镁可以吸水形成带结晶水的晶体作干燥剂，答案为：干燥剂；

(3)由溶解度曲线可知：呋喃甲酸在A、B、C三种溶剂中的溶解度，在溶剂物质A中的溶解度随温度的升高而增大明显，在溶剂物质B、C中的溶解度随温度的升高而增大程度不明显，所以选择合适的溶解溶剂是A，降温结晶时就是利用于溶解度随温度变化明显的物质，答案为：A；

(4)根据仪器的特征，仪器a为三颈烧瓶，答案为：三颈烧瓶；

(5)分水器的作用是把反应产生的水从反应体系中分离开来，也就是降低产物的浓度使得平衡反应向右移动，从而提高反应的产量，答案为：及时分离出水，有利于酯化反应朝正反应方向移动；

(6)碳酸钠可与硫酸、呋喃甲酸反应，则步骤②加入Na2CO3，可吸收硫酸以及未反应的呋喃甲酸，同时降低酯的溶解度，答案为：除去产品中含有的呋喃甲酸(硫酸)等杂质；

(7)由足量的正丁醇和呋喃甲酸混合加热发生酯化反应，可生成的呋喃甲酸正丁酯的质量为：根据反应找关系式，1mol呋喃甲酸～1mol呋喃甲酸正丁酯，由， ，解得：m(酯)=21.22g，故产率为 ，答案为：43.5%

A．分水器收集的水里含呋喃甲酸正丁酯，使得最终收集到得呋喃甲酸正丁酯减少，产率降低，A不符合题意；

B．该实验条件下发生副反应，将有更多得呋喃甲酸转化成其他物质，最终收集到得呋喃甲酸正丁酯减少，产率降低，B不符合题意；

C．产品精制时收集部分低沸点物质，使得最终收集到得产品增多，将使产率增大，C符合题意；

D．产品在洗涤、蒸发过程中有损失，使得最终收集到得产品减少，将使产率降低，D不符合题意；

故答案为：C。