Question

6．最常见的塑化剂邻苯二甲酸二丁酯可由邻苯二甲酸酐与正丁醇在浓硫酸共热下反应制得，反应的化学方程式及装置图（部分装置省略）如图：
+C₄H₉OH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$ $→_{C_{4}H_{9}OH}^{H_{2}SO_{4}}$
已知：正丁醇沸点118℃，纯邻苯二甲酸二丁酯是无色透明、具有芳香气味的油状液体，沸点340℃，酸性条件下，温度超过180℃时易发生分解．
由邻苯二甲酸酐、正丁醇制备邻苯二甲酸二丁酯实验操作流程如下：
①向三颈烧瓶内加入30g（0.2mol）邻苯二甲酸酐，22g（0.3mol）正丁醇以及少量浓硫酸．
②搅拌，升温至105℃，持续搅拌反应2小时，保温至反应结束．
③冷却至室温，将反应混合物倒出．通过工艺流程中的操作X，得到粗产品．
④粗产品用无水硫酸镁处理至澄清→取清液（粗酯）→圆底烧瓶→减压蒸馏，经过处理得到产品20.85g．
请回答以下问题：
（1）步骤②中不断从分水器下部分离出产物水的目的是有利于反应向生成邻苯二甲酸二丁酯的方向移动，提高产率．判断反应已结束的方法是分水器中的水位高度基本保持不变时（或者冷凝管中不再有液体滴下）．
（2）上述实验可能生成的副产物的结构简式为CH₂=CHCH₂CH₃、CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃等（填一种即可）
（3）操作X中，应先用5%Na₂CO₃溶液洗涤粗产品．纯碱溶液浓度不宜过高，更不能使用氢氧化钠；若使用氢氧化钠溶液，对产物有什么影响？（用化学方程式表示）+2NaOH$\stackrel{△}{→}$+2CH₃CH₂CH₂CH₂OH．
（4）操作X中，分离出产物的操作中必须使用的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯．
（5）粗产品提纯流程中采用减压蒸馏的目的是邻苯二甲酸二丁酯沸点较高，高温蒸馏会造成其分解，减压可使其沸点降低．
（6）本实验中，邻苯二甲酸二丁酯（式量是278）的产率为50%．

Answer 1

分析 （1）水是生成物，不断的分离生成物，使平衡向着正向移动，可以提高反应物的转化率；反应结束时，分水器中的水位高度不变，冷凝管中不再有液体滴下；
（2）正丁醇可能发生消去反应，也可以发生分子间脱水反应生成醚等；
（3）若使用氢氧化钠溶液，会发生邻苯二甲酸二丁酯在碱性条件下的水解反应生成与正丁醇；
（4）操作X是将互不相溶的液体进行分离，应采取分液操作；
（5）邻苯二甲酸二丁酯的沸点340℃，温度超过180℃时易发生分解，应减压蒸馏使其沸点降低，防止分解；
（6）由于正丁醇不足，假设邻正丁醇完全转化，以此计算邻苯二甲酸二丁酯的理论产量，产率=（实际产量÷理论产量）×100%．

解答 解：（1）水是生成物，不断的分离生成物，使平衡向着正向移动，可以提高反应物的转化率；分水器中的水位高度基本保持不变时（或者冷凝管中不再有液体滴下），说明反应结束，
故答案为：有利于反应向生成邻苯二甲酸二丁酯的方向移动，提高产率；分水器中的水位高度基本保持不变时（或者冷凝管中不再有液体滴下）；
（2）正丁醇可能发生消去反应，也可以发生分子间脱水反应生成醚等，实验中副产物的结构简式为：CH₂=CHCH₂CH₃ 、CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃等，
故答案为：CH₂=CHCH₂CH₃、CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃等；
（3）若使用氢氧化钠溶液，会发生邻苯二甲酸二丁酯在碱性条件下的水解反应生成与正丁醇，反应方程式为：+2NaOH$\stackrel{△}{→}$+2CH₃CH₂CH₂CH₂OH，
故答案为：+2NaOH$\stackrel{△}{→}$+2CH₃CH₂CH₂CH₂OH；
（4）操作X是将互不相溶的液体进行分离，应采取分液操作，操作中必须使用的主要玻璃仪器有：分液漏斗、烧杯，
故答案为：分液漏斗、烧杯；
（5）邻苯二甲酸二丁酯沸点较高，高温蒸馏会造成其分解，减压可使其沸点降低，防止分解，
故答案为：邻苯二甲酸二丁酯沸点较高，高温蒸馏会造成其分解，减压可使其沸点降低；
（6）由于正丁醇不足，假设正丁醇完全转化，则邻苯二甲酸二丁酯的理论产量为$\frac{0.3mol}{2}$×278g/mol=41.7g，故其产率为$\frac{20.85g}{41.7g}$×100%=50%，
故答案为：50%．

点评 本题有机物的制备实验，涉及物质的分离提纯、对操作及原理的分析评价、产率计算等，掌握实验操作的要求和实验原理是解题的关键，难度中等．