Question

4．苯甲酸乙酯（C₉H₁₀O₂）稍有水果气味，用于配制香水香精和人造精油，大量用于食品工业中，也可用作有机合成中间体、溶剂等．其制备方法为：
+C₂H₅OH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{?}$+H₂O
已知：

	颜色、状态	沸点（℃）	密度（g•cm-3）
苯甲酸*	无色片状晶休	249	1.2659
苯甲酸乙酯	无色澄清液体	212.6	1.05
乙醇	无色澄清液体	78.3	0.7893
环己烷	无色澄清液体	80.8	0.7318

*苯甲酸在100℃会迅速升华．实验步骤如下：
①在圆底烧瓶中加入12.20g苯甲酸、25mL乙醇（过量）、20mL 环己烷，以及4mL浓硫酸，混合均匀并加入沸石，按如图所示装好仪器，控制温度在65〜70℃加热回流2h．反应时环己烷一乙醇-水会形成“共沸物”（沸点62.6℃）蒸馏出来，再利用分水器不断分离除去反应生成的水，回流环己烷和乙醇．
②反应结束，打开旋塞放出分水器中液体后，关闭旋塞．继续加热，至分水器中收集到的液体不再明显增加，停止加热．
③将烧瓶内反应液倒人盛有适量水的烧杯中，分批加入Na₂CO₃至溶液呈中性．
④用分液漏斗分出有机层，水层用25mL乙醚萃取分液，然后合并至有机层．加入氯化钙，对粗产物进行蒸馏（装置如图所示），低温蒸出乙醚后，继续升温，接收210〜213℃的馏分．
⑤检验合格，测得产品体积为13.16mL．
（1）在该实验中，圆底烧瓶的容积最适合的是C（填入正确选项前的字母）．
A.25mL         B.50mL         C.100mL      D.250mL
（2）步骤①中沸石的作用是防爆沸，使用分水器不断分离除去水的目的是使平衡不断地向正向移动．
（3）骤②中应控制馏分的温度在C．°
A.215〜220℃B.85〜90℃C.78〜80℃D.65〜70℃
（4）步骤③加入Na₂CO₃的作用是除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸；若Na₂CO₃加入不足，在之后蒸馏时，蒸馏烧瓶中可见到白烟生成，产生该现象的原因是在苯甲酸乙酯中有未除净的苯甲酸，受热至100℃时升华．
（5）关于步骤④中的萃取分液操作叙述正确的是AD
A．水溶液中加入乙醚，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，分液漏斗倒转过来，用力振摇
B．振摇几次后需打开分液漏斗下口的玻璃塞放气
C．经几次振摇并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层
D．放出液体时，应打开上口玻璃塞或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
（6）计算本实验的产率为92.12%．

Answer 1

分析 （1）加入圆底烧瓶中液体的体积大约为60mL，而烧瓶所能盛放溶液的体积不超过烧瓶体积的$\frac{2}{3}$，据此判断圆底烧瓶的规格；
（2）单一液体混合物加热易产生爆沸现象；减少生成物能促进平衡向正反应方向移动；
（3）温度低于苯甲酸乙酯的沸点时，苯甲酸乙酯不被蒸馏出，要使苯甲酸乙酯不被蒸馏出，则温度应低于苯甲酸乙酯的沸点，所以温度应低于212.6℃，但要使乙醇和环己烷蒸馏出，所以温度应高于乙醇和环己烷的沸点；
（4）白烟是固体小颗粒，因为苯甲酸在100℃会迅速升华，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸，据此分析解答；
（5）分流漏斗的使用方法，必须将水溶液中加入乙醚，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．将分液漏斗倒转过来，用力振摇，而且放出液体时，需将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，只有这样液体才能顺利流下；
（6）实验的产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%．

解答 解：（1）烧瓶所能盛放溶液的体积不超过烧瓶体积的$\frac{2}{3}$，现在加入圆底烧瓶中液体的体积大约为60mL，所以选取烧瓶的体积应该为100mL，
故答案为：C；
（2）步骤①中沸石为了防止液体加热煮沸时产生爆沸现象，反应为可逆反应，生成物中有水生成，步骤①中使用分水器不断分离除去水，可以使生成物的浓度减小，化学平衡向着正向移动，从而增大了产率，
故答案为：防爆沸；使平衡不断地向正向移动；
（3）温度低于苯甲酸乙酯的沸点时，苯甲酸乙酯不被蒸馏出，要使苯甲酸乙酯不被蒸馏出，则温度应低于苯甲酸乙酯的沸点，所以温度应低于212.6℃，但要使乙醇和环己烷蒸馏出，所以温度应高于乙醇和环己烷的沸点80.8，
故答案为：C；
（4）加入碳酸钠的目的是除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸，若加入的碳酸钠不足，则产品中存在苯甲酸，而苯甲酸在100℃会迅速升华，则蒸馏时会出现白烟现象，
故答案为：除去苯甲酸乙酯中的苯甲酸；在苯甲酸乙酯中有未除净的苯甲酸，受热至100℃时升华；
（5）分流漏斗的使用方法，必须将水溶液中加入乙醚，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．将分液漏斗倒转过来，用力振摇，而且放出液体时，需将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，只有这样液体才能顺利流下，
故选：A D；
（6）12.20g苯甲酸的物质的量为：$\frac{12.20g}{122g/mol}$=0.1mol，理论生成的苯甲酸乙酯的质量为0.1×150g=15g，而实际生成苯甲酸乙酯的质量为：13.16mL×1.05g•ml^-1=13.818g，所以实验的产率═$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{13.818g}{15g}$×100%=92.12%，
故答案为：92.12%．

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、产率的计算、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及灵活应用基础知识的能力．