Question

羥醛縮合反應(yīng)在有機(jī)合成中頗為重要，綠色催化劑的固體鈮酸倍受研究者關(guān)注．鈮酸具有較高的催化活性及穩(wěn)定性．反應(yīng)原理如下：

實(shí)驗(yàn)方法是在25mL燒瓶中加入鈮酸．10mL甲醇和0.5mL甲醛，在回流狀態(tài)下反應(yīng)2h，反應(yīng)的產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率均非常高．
（1）采用回流反應(yīng)2h的目的是

 

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（2）在反應(yīng)中甲醇需過量，其原因是

 

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（3）不同鈮酸用量對(duì)產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率影響，如下表：

鈮酸用量/mol	0.01	0.02	0.03	0.05	0.1	0.15	0.2	0.6
產(chǎn)率%	87.3	88.2	90.3	94.2	92.9	93.1	91.8	92.3
轉(zhuǎn)化率%	89.7	92.1	93.9	98.9	94.9	95.7	93.9	94.3

在上述苯甲醛與甲醇縮合反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中催化劑鈮酸的最佳用量為

 

．
（4）催化劑的回收利用性能是考察催化劑的一項(xiàng)極為重要的指標(biāo)．鈮酸催化劑循環(huán)使用次數(shù)對(duì)產(chǎn)率的影響如圖，這說明鈮酸催化劑的優(yōu)點(diǎn)之一是

 

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序號(hào)	醛	醇	轉(zhuǎn)化率%	產(chǎn)率%
1	鄰羥基苯甲醛	甲醇	94.3	89.6
2	對(duì)羥基苯甲醛	甲醇	93.6	88.7
3	鄰氯苯甲醛	甲醇	93.1	87.3
4	間硝基苯甲醛	甲醇	54.2	34.1
5	鄰硝基苯甲醛	甲醇	89.9	79.5
6	對(duì)硝基苯甲醛	甲醇	65.7	41.9

從表中得出的不同的醛與甲醇縮合反應(yīng)影響轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率的規(guī)律是

 

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Answer 1

分析：（1）依據(jù)反應(yīng)過程較慢，需要沸騰較長時(shí)間，回流反應(yīng)2h避免反應(yīng)物損耗分析判斷；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡分析，增大甲醇的量會(huì)提高苯甲醛的轉(zhuǎn)化率；
（3）依據(jù)產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率數(shù)值分析判斷；
（4）鈮酸催化劑循環(huán)使用次數(shù)對(duì)產(chǎn)率的影響圖象分析，催化劑改變較小，對(duì)產(chǎn)物影響�。�
（5）依據(jù)圖表中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率大小分析總結(jié)存在的規(guī)律，一種是鄰間對(duì)分析，另一種是取代基的影響分析．

解答：解：（1）反應(yīng)過程較慢，需要沸騰較長時(shí)間，回流反應(yīng)2h避免反應(yīng)物甲醇和苯甲醛損耗，增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：該反應(yīng)較慢，需在沸騰條件下反應(yīng)較長時(shí)間，為了不使甲醇和苯甲醛的蒸汽逸出損失；
（2），依據(jù)化學(xué)平衡可知，增大甲醇用量，會(huì)提高苯甲醛的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：提高苯甲醛的轉(zhuǎn)化率；
（3）分析圖表數(shù)據(jù)可知，鈮酸用量在0.05mol時(shí)，產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率最大，在上述苯甲醛與甲醇縮合反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中催化劑鈮酸的最佳用量為0.05mol，
故答案為：0.05mol；
（4）催化劑可重復(fù)使用，對(duì)產(chǎn)物的影響很小，圖象分析可知重復(fù)六次只減少2%左右，所以催化劑的優(yōu)點(diǎn)是損耗少，對(duì)產(chǎn)物影響不大可以重復(fù)使用，
故答案為：催化劑可重復(fù)使用，對(duì)產(chǎn)物的影響很小，只減少2%左右；
（5）圖表中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率大小分析總結(jié)存在的規(guī)律，一種是鄰間對(duì)分析，另一種是取代基的影響分析，①相同取代基時(shí)，產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率：鄰位＞對(duì)位＞間位；②不同取代基時(shí)，產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率：供電子基團(tuán)（羥基、烷基等）＞吸電子基團(tuán)（硝基、鹵素等），
故答案為：①相同取代基時(shí)，產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率：鄰位＞對(duì)位＞間位；②不同取代基時(shí)，產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率：供電子基團(tuán)（羥基、烷基等）＞吸電子基團(tuán)（硝基、鹵素等）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了有機(jī)化合物性質(zhì)的分析，反應(yīng)條件的分析應(yīng)用，規(guī)律總結(jié)的方法是解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．