Question

9．實(shí)驗(yàn)室制備甲基丙烯酸甲酯的反應(yīng)裝置示意圖和有關(guān)信息如下：

藥品	相對(duì)分子質(zhì)量	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	溶解性	密度（g•cm-3）
甲醇	32	-98	-64.5	與水混溶，易溶于有機(jī)溶劑	0.79
甲基丙烯酸	86	15	161	溶于熱水，易溶于有機(jī)劑	1.01
甲基丙烯酸甲酯	100	-48	100	微溶于水，易溶于有機(jī)溶劑	0.944

實(shí)驗(yàn)步驟：
向100mL燒瓶中依次加入：15mL甲基丙烯酸、2粒沸石、10mL無水甲醇、適量的濃硫酸；按圖示連接裝置加熱燒瓶中混合液，通過分水器分離出水，用錐形瓶盛接收集產(chǎn)生的水；當(dāng)不再有水生成，停止加熱；冷卻后用試劑X洗滌燒瓶中的混合溶液并分離；取有機(jī)層混合液減壓蒸餾，得到較純凈的甲基丙烯酸甲酯．請(qǐng)回答下列問題：
（1）A裝置的名稱是球形冷凝管．
（2）上述實(shí)驗(yàn)中濃硫酸有提高甲基丙烯酸甲酯產(chǎn)率的作用，其原理濃硫酸吸收產(chǎn)物水，能使酯化反應(yīng)向正方向移動(dòng)．但是濃硫酸過多，產(chǎn)率降低，原因是濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，能氧化有機(jī)反應(yīng)物．
（3）上述實(shí)驗(yàn)可能生成的副產(chǎn)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃OCH₃（填一種即可）
（4）試劑X宜選擇c．
a．飽和食鹽水   b．氫氧化鈉溶液   c．飽和碳酸鈉溶液
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束收集分水器分離出的水，并測(cè)得質(zhì)量為2.70g，計(jì)算甲基丙烯酸甲酯的產(chǎn)率約為85.2%．實(shí)驗(yàn)中甲基丙烯酸甲酯的實(shí)際產(chǎn)率總是小于此計(jì)算值，其原因不可能是c．
a．分水器收集的水里含甲酯              
b．實(shí)驗(yàn)條件下發(fā)生副反應(yīng)
c．產(chǎn)品精制時(shí)收集部分低沸點(diǎn)物質(zhì)        
d．產(chǎn)品在洗滌、蒸發(fā)過程中有損失．

Answer 1

分析 （1）裝置A為球形冷凝管；
（2）濃硫酸吸收產(chǎn)物水，使酯化反應(yīng)向正方向移動(dòng)；濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，能氧化有機(jī)反應(yīng)物；
（3）甲醇之間可以發(fā)生分子間脫水反應(yīng)生成甲醚；
（4）用試劑X洗滌產(chǎn)品，需要洗去表面羧酸及甲醇，且應(yīng)降低酯的溶解度，結(jié)合乙酸乙酯的洗滌解答；
（5）計(jì)算甲基丙烯酸、甲醇的質(zhì)量，進(jìn)行過量計(jì)算，根據(jù)不足量的物質(zhì)計(jì)算產(chǎn)品的理論產(chǎn)量，根據(jù)生成水的質(zhì)量計(jì)算產(chǎn)品實(shí)際產(chǎn)量，進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)率；
a．分水器收集的水里含甲酯，產(chǎn)品的質(zhì)量偏小；
b．實(shí)驗(yàn)條件下發(fā)生副反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量偏小；
c．產(chǎn)品精制時(shí)收集部分低沸點(diǎn)物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量偏大；
d．產(chǎn)品在洗滌、蒸發(fā)過程中有損失，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量偏�。�

解答 解：（1）由儀器的結(jié)構(gòu)特征，可知裝置A為球形冷凝管，故答案為：球形冷凝管；
（2）濃硫酸吸收產(chǎn)物水，能使酯化反應(yīng)向正方向移動(dòng)，可以提高甲基丙烯酸甲酯產(chǎn)率；濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，能氧化有機(jī)反應(yīng)物，濃硫酸過多，產(chǎn)率反而降低，
故答案為：濃硫酸吸收產(chǎn)物水，能使酯化反應(yīng)向正方向移動(dòng)；
（3）甲醇之間可以發(fā)生分子間脫水反應(yīng)生成甲醚，可能產(chǎn)生的副產(chǎn)物有CH₃OCH₃等，
故答案為：CH₃OCH₃；
（4）用試劑X洗滌產(chǎn)品，需要洗去表面羧酸及甲醇，且應(yīng)降低酯的溶解度，結(jié)合乙酸乙酯的洗滌可知，選擇飽和碳酸鈉溶液，飽和食鹽水難消去羧酸，氫氧化鈉溶液堿性太強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品水解，
故答案為：c；
（5）甲基丙烯酸、15mL甲基丙烯酸的質(zhì)量為15mL×1.01g/mL=15.15g，10mL無水甲醇的質(zhì)量為10mL×0.79g/mL=7.9g，甲醇完全反應(yīng)需要甲基丙烯酸的質(zhì)量為$\frac{7.9g}{32g/mol}$×86g/mol=21.23g＞15.15g，故甲醇過量，則理論生成甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量為$\frac{15.15g}{86g/mol}$×100g/mol，
測(cè)得生成水的質(zhì)量為2.70g，則實(shí)際得到甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量為$\frac{2.7g}{18g/mol}$×100g/mol=15g，
故產(chǎn)率為[15g÷（$\frac{15.15g}{86g/mol}$×100g/mol）]×100%=85.2%；
a．分水器收集的水里含甲酯，產(chǎn)品的質(zhì)量偏小，產(chǎn)率偏低，故a不選；
b．實(shí)驗(yàn)條件下發(fā)生副反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量偏小，產(chǎn)率偏低，故b不選；
c．產(chǎn)品精制時(shí)收集部分低沸點(diǎn)物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量偏大，產(chǎn)率偏大，故c選；
d．產(chǎn)品在洗滌、蒸發(fā)過程中有損失，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量偏小，產(chǎn)率偏低，故d不選，
故答案為：85.2%；c．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物的制備實(shí)驗(yàn)，涉及化學(xué)儀器識(shí)別、物質(zhì)的分離提純、平衡移動(dòng)、產(chǎn)率計(jì)算等，注意利用乙酸乙酯的制備進(jìn)行遷移解答．