Question

【題目】苯甲醇是一種重要的化工原料，廣泛用于香料、造紙、制藥和印染等行業(yè)。實驗室制備苯甲醇的反應(yīng)原理和有關(guān)數(shù)據(jù)如圖：

2+K2CO3+H2O→2+CO2↑+2KCl

實驗步驟：如圖所示，在裝有電動攪拌器的250mL三頸燒瓶里加入9.0g碳酸鉀(過量)，70.0mL水，加熱溶解，再加入2.0mL四乙基溴化銨[(CH3CH2)4NBr]溶液和10.0mL氯化芐。攪拌加熱回流反應(yīng)1~1.5h。反應(yīng)結(jié)束后冷卻，并轉(zhuǎn)入125mL分液漏斗中，分出有機(jī)層，水層用萃取劑萃取三次。合并萃取液和有機(jī)層，加入無水硫酸鎂固體，靜置、過濾。最后進(jìn)行蒸餾純化，收集200~208℃的餾分，得8.4mL苯甲醇。

回答下列問題：

(1)儀器X的名稱是_________，冷卻水應(yīng)從_________(填“上口”或“下口”)通入。

(2)本實驗中加入無水硫酸鎂的目的是_________。從綠色化學(xué)角度考慮，萃取劑宜采用___(填字母)。

A．乙醇 B．乙酸乙酯 C．苯 D．氯仿

(3)某同學(xué)認(rèn)為該裝置中的電動攪拌器可以換成沸石，以防暴沸。該說法______(填“是”或“否”)正確，其理由是_______________。

(4)四乙基溴化銨沒有直接參與反應(yīng)，但大大提高了反應(yīng)速率，其原因可能是____________。

(5)本實驗苯甲醇的產(chǎn)率為______%(計算結(jié)果保留一位小數(shù))。

Answer 1

【答案】球形冷凝管 下口 除去有機(jī)層中的水，達(dá)到干燥的目的 B 否 電動攪拌器使不相溶的反應(yīng)液混合均勻，加快反應(yīng)速率 提高氯化芐在水中的溶解度，使反應(yīng)物充分接觸(或增大有效碰撞幾率) 89.4

【解析】

根據(jù)常用儀器的名稱來解答，冷凝回流時，冷水應(yīng)從下口進(jìn)，上口出；有機(jī)層中含有水份，用無水硫酸鎂易形成結(jié)晶水合物來解答，綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，理想的綠色技術(shù)應(yīng)采用具有一定轉(zhuǎn)化率的高選擇性化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品，不生成或很少生成副產(chǎn)品或廢物，實現(xiàn)或接近廢物的“零排放“過程；根據(jù)電動攪拌器和沸石作用不同分析解答；根據(jù)表中四乙基溴化銨和氯化芐的水溶性，結(jié)合加快反應(yīng)速率的因素解答；9.0g碳酸鉀（過量），70.0mL水，加熱溶解，再加入2.0mL四乙基溴化銨[（CH3CH2）4NBr]溶液和10.0mL氯化芐。攪拌加熱回流反應(yīng)1～1.5h。得8.4mL苯甲醇，因為9.0g碳酸鉀（過量），根據(jù)氯化芐結(jié)合方程式
2+K2CO3+H2O→2+CO2↑+2KCl計算苯甲醇的理論產(chǎn)量，最后計算產(chǎn)率。

(1)由實驗裝置圖可知，儀器X的名稱是球形冷凝管，冷卻水采用逆流的方式冷卻效果較好，所以冷卻水應(yīng)從下口通入；答案為球形冷凝管，下口。

(2)加入無水硫酸鎂，利用其易與水形成結(jié)晶水合物，除去有機(jī)層中的水，達(dá)到干燥的目的；

A．乙醇與水互溶，不能用乙醇作萃取劑；

B．乙酸乙酯有特殊香味，無毒，難溶于水，可作萃取劑；

C．苯難溶于水，但苯易揮發(fā)、有毒；

D．氯仿難溶于水，但氯仿易揮發(fā)、有毒；

從綠色化學(xué)角度考慮，萃取劑宜采用乙酸乙酯；

答案為除去有機(jī)層中的水，達(dá)到干燥的目的，B。

(3)不能用沸石代替電動攪拌器，因為使用電動攪拌器，除防暴沸，還可使不相溶的反應(yīng)液混合均勻，加快反應(yīng)速率；答案為否，使用電動攪拌器，還可使不相溶的反應(yīng)液混合均勻，加快反應(yīng)速率。

(4)四乙基溴化銨易溶于水，而氯化芐不溶于水，易溶于四乙基溴化銨，則加入四乙基溴化銨，可提高氯化芐在水中的溶解度，使反應(yīng)物充分接觸，增大了有效碰撞的幾率，提高反應(yīng)速率；答案為提高氯化芐在水中的溶解度，使反應(yīng)物充分接觸，增大了有效碰撞的幾率。

(5)根據(jù)氯化芐密度為1.1g/cm3，10.0mL氯化芐的質(zhì)量為11g，其物質(zhì)的量為mol，理論生成苯甲醇的質(zhì)量為mol×108g/mol=9.39g，實際得到8.4mL苯甲醇，苯甲醇的密度為1.0g/mL，實際得到8.4g苯甲醇，則苯甲醇的產(chǎn)率為 =89.4%；答案為89.4。