Question

9．有機物的反應往往伴隨副反應發(fā)生，因此需要分離提純．有一種水果香精的合成步驟如下：
Ⅰ合成：
在干燥的圓底燒瓶中加11.5mL（9.3g，0.125mL）正丁醇、7.2mL（7.5g，0.125mol）冰醋酸和3～4滴濃H₂SO₄，搖勻后，加幾粒沸石，再按圖1所示裝置安裝好．在分水器中預先加入5.00mL水，其水面低于分水去回流支管下沿3～5mm，然后用小火加熱，反應大約40min．
Ⅱ分離提純：
①將燒瓶中反應后的混合物冷卻后與分水器中的酯層合并，轉(zhuǎn)入分液漏斗，依次用10mL水、10mL10%碳酸鈉溶液洗至無酸性（pH=7），充分震蕩后靜置，分去水層．
②將酯層倒入小錐形瓶中，加少量無水硫酸鎂干燥
③將乙酸正丁酯粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)入50mL蒸餾燒瓶中，加幾粒沸石進行常壓蒸餾，收集產(chǎn)品，主要試劑及產(chǎn)物的物理常數(shù)如表：

化合物	正丁醇	冰醋酸	乙酸正丁酯	正丁醚
密度/（g/mL）	0.810	1.049	0.882	0.7689
沸點/℃	117.8	118.1	126.1	143
在水中的溶解性	易溶	易溶	難溶	難溶

制備過程中還可能與的副反應有2CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）合成和分離過程中均使用沸石，其作用防止液體加熱時發(fā)生暴沸．
（2）如圖1整個裝置可看作由分水器、圓底燒瓶和冷凝管組成，其中冷水應從b（填a或b）管口通入．
（3）在操作步驟②后（即酯層用無水硫酸鎂干燥后），應先過濾（填實驗操作名稱），然后將乙酸正丁酯粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)入蒸餾燒瓶中，如果蒸餾裝置如圖2所示，則收集到的產(chǎn)品中可能混有正丁醚雜質(zhì)．
（4）步驟③的常壓蒸餾，需控制一定的溫度，你認為在bd中加熱比較合適（請從下列選項中選擇）．
A．水     B．甘油（沸點290℃）    C．沙子      D．石蠟油（沸點200～300℃）
（5）如何根據(jù)裝置中的實驗現(xiàn)象判斷該合成反應達到了終點分水器中水面不再升高．
（6）反應結(jié)束后，若放出的水為6.98mL（水的密度為1g/mL），則正丁醇的利用率約為88%．

Answer 1

分析 （1）反應裝置中加入的固體沸石，目的是防止暴沸；
（2）冷凝管采取逆流原理通入冷凝水，有利于冷卻；
（3）酯層用無水硫酸鎂干燥后，應過濾除去干燥劑；反應中發(fā)生副反應得到正丁醚，而正丁醚難溶，正丁醇、醋酸溶于水，制備的物質(zhì)中含有正丁醚；
（4）乙酸正丁酯的沸點是126.1℃，選擇沸點稍高的液體加熱；
（5）分水器中水面不再升高說明反應結(jié)束；
（6）計算生成水的質(zhì)量，根據(jù)方程式計算參加反應正丁醇的產(chǎn)量，正丁醇的利用率=$\frac{參加反應的質(zhì)量}{投入的總質(zhì)量}$×100%．

解答 解：（1）合成和分離過程中均使用沸石，其作用是防止液體加熱時發(fā)生暴沸，
故答案為：防止液體加熱時發(fā)生暴沸；
（2）冷凝管采取逆流原理通入冷凝水，其中冷水應從b管口通入，從a管中流出，有利于冷卻，
故答案為：b；
（3）酯層用無水硫酸鎂干燥后，應過濾除去干燥劑；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸鈉溶液洗時，已經(jīng)被除去，正丁醚與乙酸丁酯互溶，水洗和10%碳酸鈉溶液洗時不能除去，所以蒸餾時會有少量揮發(fā)進入乙酸丁酯，則乙酸正丁酯的雜質(zhì)為正丁醚，
故答案為：過濾；正丁醚；
（4）乙酸正丁酯的沸點是126.1℃，選擇沸點稍高的液體加熱，所以可以在甘油和石蠟油中加熱，水的沸點為100℃，加熱溫度太低，用砂子加熱溫度太高不易控制，
故選：bd；
（5）合成反應中生成水，分離回流到分水器中，分水器中水面不再升高說明反應結(jié)束，
故答案為：分水器中水面不再升高；
（6）反應結(jié)束后，若放出的水為6.98mL（水的密度為1g•mL^-1），則反應生成的水為6.98mL-5.00mL=1.98mL，即1.98g，設(shè)參加反應的正丁醇為x，
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
         74                                 18
         x                                  1.98g
則x=$\frac{74×1.98g}{18g}$=8.14g，
則正丁醇的利用率為$\frac{8.14g}{9.3g}$×100%=88%，
故答案為：88%．

點評 本題考查有機物制備實驗，涉及實驗操作、實驗原理、物質(zhì)的性質(zhì)的應用、分離提純、有關(guān)方程式的計算等，題目難度中等，側(cè)重于考查學生的實驗探究能力和數(shù)據(jù)處理能力．