Question

16．丁酸異戊酯又稱香蕉油，多用于食品和化妝品的香精，實(shí)驗(yàn)室用正丁酸與異戊醇反應(yīng)制備丁酸異戊酯，有關(guān)數(shù)據(jù)和裝置示意圖如下：
CH₃CH₂CH₂COOH+$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$+H₂0

	相對(duì)分子質(zhì)量	密度（g/cm3）	沸點(diǎn)（℃）	水中溶解性
正丁酸	88	0.9587	163.5	溶
異戊醇	88	0.8123	131	微溶
丁酸異戊酯	158	0.886	179	不溶

實(shí)驗(yàn)步驟：
①如圖1連接好裝置，在三頸燒瓶中加入0.2mol異戊醇和0.1mol正丁酸、數(shù)滴濃硫酸、5mL苯和2～3片碎瓷片，充分搖勻，分水器內(nèi)加入異戊醇直至與支管相平；
②在122～132℃下回流反應(yīng)1.5h即可得粗產(chǎn)品；
③冷卻后用10%的NaOH溶液中和，用水洗至中性，加入無水硫酸鎂后蒸餾得較純凈的丁酸異戊酯11g．
回答下列問題：
（1）圖1中A儀器的名稱是球形冷凝管或冷凝管，冷卻水應(yīng)從a（選擇a或b）口進(jìn)．
（2）在該實(shí)驗(yàn)中，三頸燒瓶的容積最適合的是B（填入正確選項(xiàng)前的字母）．
A、50mL   B、100mL   C、200mL
（3）加入碎瓷片的作用是防止暴沸；如果加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片，應(yīng)該采取的正確操作是A（填入正確選項(xiàng)前的字母）．
A、冷卻后補(bǔ)加  B、立即補(bǔ)加  C、不需補(bǔ)加  D、重新配料
（4）加入過量異戊醇的目的是提高正丁酸的轉(zhuǎn)化率，分離提純過程中加入無水硫酸鎂的目的是干燥．
（5）如圖2，在蒸餾得較純凈的丁酸異戊酯操作中，儀器選擇及安裝都正確的是c（填標(biāo)號(hào)）．
（6）本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率是69.6%．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器A的構(gòu)造寫出其名稱；冷凝管的通水采用逆向通水法；
（2）根據(jù)反應(yīng)物的物質(zhì)的量計(jì)算出質(zhì)量，再計(jì)算出需要各物質(zhì)的體積，根據(jù)計(jì)算出的總體積判斷需要三頸燒瓶的最佳容積；
（3）碎瓷片可以防止混合液在加熱時(shí)發(fā)生暴沸現(xiàn)象；如果加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片，應(yīng)冷卻至室溫，補(bǔ)加碎瓷片；
（4）正丁酸與異戊醇反應(yīng)制備丁酸異戊酯的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)物對(duì)化學(xué)平衡的影響分析加入過量異戊醇的作用；無水MgSO₄的具有吸水性；
（5）根據(jù)溫度計(jì)在蒸餾操作中的作用進(jìn)行判斷；
（6）根據(jù)產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)A的構(gòu)造可知，儀器A為球形冷凝管或冷凝管；冷凝管采用逆向通水，冷凝效果較好，即：從a進(jìn)水、b出水，
故答案為：球形冷凝管或冷凝管；a；
（2）0.2mol異戊醇的體積約為：$\frac{88g/mol×0.2mol}{0.8132g/mL}$≈21.6mL，0.1mol正丁酸的體積約為：$\frac{88g/mol×0.1mol}{0.9587g/mL}$≈9.2mL，還有5mL苯，混合液總體積大于：21.6mL+9.2mL+5mL=35.8mL，三頸燒瓶的容積應(yīng)該為溶液體積的2倍左右，所以三頸燒瓶的最佳容積為100mL，所以B正確，
故答案為：B；
（3）混合液體加熱時(shí)容易發(fā)生暴沸現(xiàn)象，所以加入碎瓷片可防止液體暴沸；液體加熱要加碎瓷片，防止暴沸，如果加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片，應(yīng)冷卻至室溫，補(bǔ)加碎瓷片，所以A正確，
故答案為：防止暴沸；A；
（4）酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，增加一種反應(yīng)物的物質(zhì)的量可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，所以加入過量異戊醇可以提高正丁酸的轉(zhuǎn)化率；無水MgSO₄的具有吸水性，所以用無水MgSO₄干燥丁酸異戊酯，
故答案為：提高正丁酸的轉(zhuǎn)化率；干燥；
（5）在蒸餾操作中，溫度計(jì)的水銀球要放在蒸餾燒瓶的支管口處，所以ab錯(cuò)誤，所以儀器及裝置安裝正確的是c，
故答案為：c；
（6）0.2mol異戊醇和0.1mol正丁酸反應(yīng)，理論上可以生成0.1mol丁酸異戊酯，質(zhì)量為：158g/mol×0.1mol=15.8g，而實(shí)際產(chǎn)量是11g，所以本次實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率=$\frac{11g}{15.8g}$×100%=69.6%，
故答案為：69.6%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及常見儀器的構(gòu)造與安裝、混合物的分離、提純、物質(zhì)的制取、藥品的選擇及使用、物質(zhì)產(chǎn)率的計(jì)算等知識(shí)，題目難度較大，試題涉及的題量較大，知識(shí)點(diǎn)較多，充分培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，明確酯化反應(yīng)原理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法為解答關(guān)鍵．