题目内容

3．阿司匹林（乙酰水杨酸，）是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药．乙酰水杨酸受热易分解，分解温度为128～135℃．某学习小组在实验室以水杨酸（邻羟基苯甲酸）与醋酸酐[（CH3CO）2O]为主要原料合成阿司匹林，制备基本操作流程如下：

主要试剂和产品的物理常数
名称相对分子质量熔点或沸点（℃）水
水杨酸138158（熔点）微溶
醋酸102139.4（沸点）反应
乙酸水杨酸180135（熔点）微溶
请根据以上信息回答下列问题：
（1）制备阿司匹林时，要使用干燥的仪器的原因是防止乙酸酐水解．
（2）写出制备阿司匹林的化学方程式．
（3）①合成阿斯匹林时，最合适的加热方法是水浴加热．
②过滤所得粗产品要用少量冰水洗涤，则洗涤的具体操作是关闭水龙头，向漏斗中加冰水至浸没沉淀物，使洗涤剂缓慢通过沉淀物，重复上述操作2-3次．
（4）提纯粗产物中加入饱和NaHCO3溶液至没有CO2产生为止，再过滤，则加饱和NaHCO3溶液的目的是使乙酰水杨酸与NaHCO3溶液作用转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠，与不溶性杂质分离．另一种改进的提纯方法，称为重结晶提纯法．方法如下：

（5）改进的提纯方法中加热同流的装置如下图所示，使用温度计的目的是控制反应温度，防止温度过高，乙酰水杨酸受热分解．冷凝水的流进方向是b．（填“b”或“c”）．

（6）检验产品中是否含有水杨酸的试剂是氯化铁溶液．
（7）该学习小组在实验中原料用量：2.0g水杨酸、5.0mL醋酸酐（ρ=1.08g/cm3），最终称得产品m=2.2g，则所得乙酰水杨酸的产率为84.3%．

分析 （1）乙酸酐容易发生水解，故仪器应干燥；
（2）由水杨酸、乙酸酐与阿司匹林的结构可知，水杨酸中酚羟基中H原子与乙酸酐中-OCCH3交换，同时生成CH3COOH；
（3）①控制温度在85℃～90℃，温度对于100℃，应采取水浴加热；
②用少量冰水洗涤方法是：关闭水龙头，向布氏漏斗中加入冰水至浸没沉淀物，使冰水缓慢通过沉淀物；
（4）乙酰水杨酸为微溶于水的物质，加入盐之后可以转化为易溶于水的盐，易与不溶性杂质分离；
（5）①由于加热时温度不能过高，应控制在一定范围之内，故使用温度计，冷凝水流向为“下进上出”；
②水杨酸易溶于乙酸乙酯而达到分离的目的；
（6）水杨酸含有酚羟基，遇氯化铁溶液呈紫色，据此设计检验检验产品中是否混有水杨酸；
（7）计算理论生成乙酰水杨酸的质量，可计算出产率．

解答 解：（1）乙酸酐容易发生水解生成乙酸，故仪器应干燥防止乙酸酐水解，故答案为：防止乙酸酐水解；
（2）由水杨酸、乙酸酐与阿司匹林的结构可知，水杨酸中酚羟基中H原子与乙酸酐中-OCCH3交换，同时生成CH3COOH，反应方程式为：，
故答案为：；
（3）①控制温度在85℃～90℃，小于100℃，应使用水浴加热，故答案为：水浴加热；
②用少量冰水洗涤方法是：关闭水龙头，向漏斗中加冰水至浸没沉淀物，使洗涤剂缓慢通过沉淀物，重复上述操作2-3次，
故答案为：关闭水龙头，向漏斗中加冰水至浸没沉淀物，使洗涤剂缓慢通过沉淀物，重复上述操作2-3次；
（4）乙酰水杨酸为微溶于水的物质，加入盐之后可以转化为易溶于水的盐，易与不溶性杂质分离，
故答案为：使乙酰水杨酸与NaHCO3溶液作用转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠，与不溶性杂质分离；
（5）①加热时温度不能过高，应控制在一定范围之内，可用温度计控制温度，防止乙酰水杨酸受热分解，为充分冷凝，是冷水充满冷凝器，应从下端进，上端出，
故答案为：控制反应温度，防止温度过高，乙酰水杨酸受热分解；b；
②水杨酸易溶于乙酸乙酯，而乙酰水杨酸难溶于乙酸乙酯，而使二者充分分离，故答案为：水杨酸易溶于乙酸乙酯，在冷却结晶时大部分溶解在乙酸乙酯中，很少结晶出来；
（6）水杨酸含有酚羟基，遇氯化铁溶液呈紫色，故答案为：氯化铁溶液；
（7）n（水杨酸）=$\frac{2.0g}{138g/mol}$=0.0145mol，n（醋酸酐）=$\frac{5.0mL×1.08g/mL}{102g/mol}$=0.053mol，则理论上生成乙酰水杨酸0.0145mol，产率为$\frac{2.2g}{0.0145mol×180g/mol}$=84.3%，
故答案为：84.3%．

点评 本题考查有机物合成的方案设计与评价，题目难度较大，本题注意把握实验操作原理，把握题给信息，掌握实验操作方法，学习中注意积累．

练习册系列答案
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1．已知在酸性条件下有以下反应关系KBrO3 能将KI氧化成I2 或KIO3，其本身被还原为Br2，Br2 能将I-氧化为I2；KIO3 能将 I- 氧化为I2，也能将Br-氧化成Br2，其本身被还原为I2．现向含有1mol KI的硫酸溶液中加入含a mol KBrO3的溶液，a的取值不同，所得产物也不同．
（1）试将讨论的结果填入表中：
编    号а取值范围产物化学式（离子符号）
①I2、Br-
②$\frac{1}{6}$＜а＜1/5
③I2、IO3-、Br2
④
（2）此表编号③中，当 n（I2）=n（IO3-） 时，a 的值为$\frac{8}{15}$．
2．3名同学在用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气的过程中，发现生成的气体有刺激性气味，针对这一“异常现象”进行了实验探究及分析．
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（2）乙认为上述现象只能说明混合气体具有氧化性，实验中使试纸变蓝的气体单质还可能是O3或O2．为了进一步验证甲的推测，乙补充了一个实验：将上述生成的气体冷却后通入盛有硝酸酸化的硝酸银溶液的洗气瓶中，若现象为产生白色沉淀，则甲的推测合理．
（3）丙查阅文献获知，这种方法制取氧气的过程中确有Cl2产生，并且查到了以下反应历程：
①2KClO3+2MnO2→2KMnO4+Cl2+O2↑
②2KMnO4═K2MnO4+MnO2+O2↑
③K2MnO4+Cl2→2KCl+MnO2+O2↑
总反应   2KClO3→2KCl+3O2↑丙设计实验，通过观察MnO4-的特征颜色来验证反应历程中①的发生，具体实验操作为：将一定量的KClO3 和MnO2混合于试管中，加热，在KClO3未完全分解前，冷却混合物并把它倒入水中．
写出历程中反应②的化学方程式2KMnO4═K2MnO4+MnO2+O2↑．
（4）另据文献记载：此法制取的氧气中除了含有Cl2，还混有化合物ClO2．ClO2具有强氧化性，可以将污水中的S2-氧化成SO42-，反应的离子方程式为8ClO2+5S2-+4H2O═5SO42-+8Cl-+8H+或8ClO2+5S2-+8OH-=5SO42-+8Cl-+4H2O．
19．28g铁与足量的盐酸完全反应时生成的氢气是（　　）
A．0.5molB．1molC．1.5molD．2mol
6．50克质量分数为7.3%的稀盐酸与足量大理石反应，生多少摩尔二氧化碳？
8．二氧化氯（ClO2）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，被称为“第4代消毒剂”．工业上可采用氯酸钠（NaClO3）或亚氯酸钠（NaClO2）为原料制备ClO2．
（1）亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂，但在强酸性溶液中会发生歧化反应，产生ClO2气体，离子方程式为5ClO2-+4H+=4ClO2↑+Cl-+2H2O．向亚氯酸钠溶液中加入盐酸，反应剧烈．若将盐酸改为相同pH的硫酸，开始时反应缓慢，稍后一段时间产生气体速率迅速加快．产生气体速率迅速加快的原因是反应生成的氯离子对该反应起催化作用．
（2）化学法可采用盐酸或双氧水还原氯酸钠制备ClO2．用H2O2作还原剂制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是H2O2作还原剂时氧化产物为O2，而盐酸作还原剂时产生大量Cl2．
（3）电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一．如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的实验．
①电源负极为A极（填A或B）：
②写出阴极室发生反应依次为：ClO2+e-=ClO2-、ClO3-+ClO2-+2H+=2ClO2↑+H2O；
③控制电解液H+不低于5mol/L，可有效防止因H+浓度降低而导致的ClO2-歧化反应．若两极共收集到气体22.4L（体积已折算为标准状况，忽略电解液体积的变化和ClO2气体溶解的部分），此时阳极室与阴极室c（H+）之差为1.2mol/L．
15．工业上可用焦炭与二氧化硅的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl4和CO，SiCl4经提纯后用氢气还原得高纯硅．以下是实验室制备SiCl4的装置示意图．
已知：SiCl4熔点为-70.0℃，沸点为57.7℃，且遇水易水解．
（1）装置C中的试剂是浓硫酸：装置F的作用为防止F右端的水蒸气进入E与四氯化硅反应，造成产物不纯．
（2）装置A中发生反应的离子方程式为：MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++2H2O+Cl2↑．A装置中，有一处明显错误是无石棉网．
（3）装置D的硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是SiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiCl4+2CO．
（4）G中吸收气体一段时间后，吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-．为探究该吸收液中可能存在的其它酸根离子（忽略空气中CO2的影响）．
【提出假设】假设1：只有SO32-；假设2：既无SO32-也无ClO-：假设3：只有ClO-．
【设计方案，进行实验】可供选择的实验试剂有：3mol/L H2SO4溶液、1mol/L NaOH溶液、溴水、品红溶液、0.01mol/L KMnO4溶液、淀粉-KI溶液．
各取少量吸收液于a、b、c三支试管中，分别滴加适量的3mol/LH2SO4溶液后，进行下列实验．请完成下表：
序号    操作  可能出现的现象    结论
①向a试管中滴加几滴0.01mol/L的KMnO4（或溴水）溶液若溶液褪色则假设1成立
若溶液不褪色则假设2或3成立
②向b试管中滴加几滴品红溶液若溶液褪色则假设1或3成立
若溶液不褪色假设2成立
③向C试管中滴加几滴淀粉-KI溶液若溶液变为蓝色假设3成立
12．Mg（OH）2固体在水中存在下列溶解平衡：Mg（OH）2（s）?Mg2+（aq）+2OH-（aq），欲减少Mg（OH）2固体的量，可以加入少量的（　　）
A．NaOH固体B．NaCl固体C．MgSO4固体D．NaHSO4固体
13．下列叙述中，正确的是（　　）
A．标准状况下，Cl2的摩尔质量为71g
B．氧化还原反应一定有氧元素参加
C．国际上规定，0.012kg 12C所含有的碳原子数约为1mol
D．Na2CO3属于钠盐，又属于碳酸盐是用交叉分类法分类的

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