Question

5．已知苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇、乙醚，有弱酸性，酸性比醋酸强．它可用于制备苯甲酸乙酯．
制备苯甲酸乙酯的反应原理
+C₂H₅OH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{?}$+H₂O
相关物质的部分物理性质如表格：

	沸点（℃）	密度（g•cm-3）
苯甲酸	249	1.2659
苯甲酸乙酯	212.6	1.05
乙醇	78.5	0.7893
环已烷	80.8	0.7785
乙醚	34.51	0.7318
环已烷、乙醇和水共沸物	62.1

实验流程如图1：

（1）制备苯甲酸乙酯，图2装置最合适的是B，反应液中的环己烷在本实验中的作用带出生成的水，促进酯化反应向正向进行．

（2）步骤②控制温度在65～70℃缓慢加热液体回流，分水器中逐渐出现上、下两层液体，直到反应完成，停止加热．放出分水器中的下层液体后，继续加热，蒸出多余的乙醇和环己烷．
反应完成的标志是分水器中下层（水层）液面不再升高．
（3）步骤③碳酸钠的作用是中和苯甲酸和硫酸，碳酸钠固体需搅拌下分批加入的原因加入过快大量泡沫的产生可使液体溢出．
（4）步骤④将中和后的液体转入分液漏斗分出有机层，水层用25mL乙醚萃取，然后合并至有机层，用无水MgSO₄干燥．乙醚的作用萃取出水层中溶解的苯甲酸乙酯，提高产率．
（5）步骤⑤蒸馏操作中，图3装置最好的是b d（填标号），蒸馏时先低温蒸出乙醚，蒸馏乙醚时最好采用水浴加热（水浴加热、直接加热、油浴加热）．

（6）最终得到6.75g纯品，则苯甲酸乙酯的产率是90%．

Answer 1

分析 （1）根据步骤②控制温度在65～70℃缓慢加热液体回流，可判断选择水浴加热的方式，要控制水浴的温度，所以温度计应测量水的温度，故选B装置，由于水-乙醇-环己烷三元共沸物，可以带出生成的水，可使酯化反应正向进行；
（2）根据反应产物可知，当反应完成时，不再产生水，分水器中下层（水层）液面不再升高，据此判断；
（3）反应物中用了苯甲酸和硫酸，所以加入碳酸钠可以中和酸，酸与碳酸钠反应可以产生泡沫，所以加入的速度不能快；
（4）苯甲酸乙酯有少量溶解中水，用乙醚可以将其萃取出来；
（5）根据防止产物挥发到空气和冷凝效果选择装置，乙醚的沸点较低，用水浴即可将其蒸出；
（6）根据6.1g苯甲酸计算苯甲酸乙酯的理论产量，产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%．

解答 解：（1）根据步骤②控制温度在65～70℃缓慢加热液体回流，可判断选择水浴加热的方式，要控制水浴的温度，所以温度计应测量水的温度；由于水-乙醇-环己烷三元共沸物，所以环己烷在本实验中的作用是可以带出生成的水，可使酯化反应正向进行，
故答案为：B；带出生成的水，促进酯化反应向正向进行；
（2）根据反应产物可知，当反应完成时，不再产生水，分水器中下层（水层）液面不再升高，所以反应完成的标志是分水器中下层（水层）液面不再升高，
故答案为：分水器中下层（水层）液面不再升高；
（3）反应物中用了苯甲酸和硫酸，所以加入碳酸钠可以中和酸，酸与碳酸钠反应可以产生泡沫，所以加入的速度不能快，
故答案为：中和苯甲酸和硫酸；加入过快大量泡沫的产生可使液体溢出；
（4）苯甲酸乙酯有少量溶解中水，用乙醚可以将其萃取出来，以提高产率，
故答案为：萃取出水层中溶解的苯甲酸乙酯，提高产率；
（5）根据防止产物挥发到空气和冷凝效果选择装置b或d都可以，不能选c的原因是用球形冷凝管冷凝的液体部分聚积在球形管里．乙醚的沸点较低，用水浴即可将其蒸出，
故答案为：bd；水浴加热；
（6）苯甲酸乙酯的理论产量为$\frac{6.1g}{122g/mol}×151g/mol$=7.55g，故产率=$\frac{6.75g}{7.55g}$×100%=90%，
故答案为：90%．

点评 本题考查了物质制备方案的设计，题目难度中等，明确制备原理为解答关键，试题涉及酯化反应原理、化学实验基本操作方法、化学平衡的影响因素等知识，注意掌握物质制备方案的设计及评价原则，试题充分考查了学生的分析能力、理解能力及化学实验能力．