Question

15．冬青油又叫水杨酸甲酯，是一种重要的有机合成原料．某化学小组用水杨酸（）和甲醇在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯并计算其产率．
实验步骤：
Ⅰ．如图，在三颈烧瓶中加入13.8g （0.1mol）水杨酸和24g（30mL，0.75mol）甲醇，向混合物中加入约10mL甲苯（甲苯与水形成的共沸物，沸点为85℃，该实验中加入甲苯，易将水蒸出），再小心地加入5mL浓硫酸，摇动混匀，加入1～2粒沸石，组装好实验装置，在85～95℃下恒温加热反应1.5小时：
Ⅱ．待装置冷却后，分离出甲醇，然后转移至分液漏斗，依次用少量水、5%NaHCO₃溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO₄固体，过滤得到粗酯；
Ⅲ．将粗酯进行蒸馏，收集221℃～224℃的馏分，得水杨酸甲酯9.12g．
常用物理常数：

名称	分子量	颜色状态	相对密度	熔点（℃）	沸点（℃）
水杨酸甲酯	152	无色液体	1.18	-8.6	224
水杨酸	138	白色晶体	1.44	158	210
甲醇	32	无色液体	0.792	-97	64.7

请根据以上信息回答下列问题：
（1）仪器A的名称是球形冷凝管，加入沸石的作用是防止暴沸．若加热后发现未加沸石，应采取的正确方法是停止加热，待冷却后加入．
（2）制备水杨酸甲酯时，最合适的加热方法是水浴加热．
（3）实验中加入甲苯对合成水杨酸甲酯的作用是加入甲苯易将水蒸出，使平衡向右移动，从而提高反应的产率．
（4）反应结束后，分离出甲醇采用的方法是蒸馏（或水洗分液）．
（5）实验中加入无水硫酸镁的作用是除水或干燥．本实验的产率为60%（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据题中仪器A的构造判断该仪器的名称；给液体加热加入沸石可以防止瀑沸，若加热后发现未加沸石，应冷却后补加；
（2）制备水杨酸甲酯时控制温度在85～95℃下恒温下加热反应，需要温度计控制水浴温度加热；
（3）根据题意可知“该实验中加入甲苯，易将水蒸出”，水在低温下挥发，同时减少了甲醇的消耗；
（4）根据物质的溶解性来解答；
（5）MgSO₄固体吸收粗酯中有水分；先根据水杨酸和甲醇的物质的量，然后判断过量情况，根据不足量计算出理论上生成水杨酸甲酯的物质的量，最后根据实际上制取的水杨酸甲酯计算出产率．

解答 解：（1）由装置中仪器A的构造可知，仪器A的名称是球形冷凝管，使挥发出来的气体冷凝回流；给液体加热加入沸石可以防止瀑沸，若加热后发现未加沸石，应冷却后补加，
故答案为：球形冷凝管；防止暴沸；停止加热，待冷却后加入；
（2）控制温度在85～95℃下恒温下加热反应，温度低于100℃，应采取水浴加热；
故答案为：水浴加热；
（3）该实验中加入甲苯，易将水蒸出，反应产生的水从反应体系中分离开来，使得平衡向右移动，水在低温下挥发，同时减少了甲醇的消耗，从而提高反应的产率；
故答案为：加入甲苯易将水蒸出，使平衡向右移动，从而提高反应的产率；
（4）甲醇和水杨酸甲酯是互溶的液体，可用蒸馏来分离；甲醇易溶于水，水杨酸甲酯不溶于水，可以水洗来分离，
故答案为：蒸馏（或水洗分液）；
（4）反应后的溶液要经过多次洗涤，在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是除去大部分催化剂硫酸，5%NaHCO₃溶液既可以除去未洗净的硫酸，也可以降低酯的溶解度，但第二步洗涤后生成的酯中混有NaHCO₃，所以第二次水洗，主要目的是除去产品中残留的碳酸氢钠，
故答案为：洗掉大部分硫酸；洗掉碳酸氢钠；
（5）MgSO₄固体吸收粗酯中有水分，所以验中加入无水硫酸镁的作用是除水或干燥，水杨酸和甲醇的物质的量分别为：0.1mol，0.75mol，由于水杨酸和甲醇是按照1：1进行反应，所以甲醇过量，生成水杨酸甲酯的量要按照水杨酸的物质的量计算，即理论上生成0.1mol水杨酸甲酯；实际上生成的水杨酸甲酯的质量为9.12g，物质的量为：$\frac{9.12g}{152g/mol}$=0.06mol，所以实验中水杨酸甲酯的产率$\frac{0.06mol}{0.1mol}$×100%=60%；
故答案为：除水或干燥；60%．

点评 本题以物质的制备为背景，考查了常见仪器的构造与安装、混合物的分离、提纯、物质的制取、物质产率的计算等知识，题目难度较大，试题涉及的题量较大，知识点较多，充分培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．