Question

12．乙酰苯胺作為一種常用藥，具有解熱鎮(zhèn)痛的效果．實驗室制備乙酰苯胺時，可以用苯胺與乙酸酐或與冰醋酸加熱來制取，苯胺與乙酸酐的反應速率遠大于與冰醋酸反應的速率，已知苯胺微溶于冷水；純乙酰苯胺是無色片狀晶體，熔點114℃，不溶于冷水，可溶于熱水；乙酸酐遇水緩慢反應生成乙酸；現(xiàn)選用苯胺與乙酸酐為原料制取和提純乙酰苯胺，該放熱反應的原理：

實驗步驟：
①取5.0mL苯胺（密度1.04g/mL），倒入100mL錐形瓶中，加入20mL水，在旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐（密度1.08g/mL），攪拌均勻．若有結(jié)塊現(xiàn)象產(chǎn)生，用玻璃棒將塊狀物研碎，再充分攪拌；
②反應完全后，及時把反應混合物轉(zhuǎn)移到燒杯中，冷卻后，抽濾，洗滌，得粗乙酰苯胺固體；
③將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至150mL燒杯中，加入適量水配制成80℃的飽和溶液，再加入過量20%的水．稍冷后，加半匙活性炭，攪拌下將溶液煮沸3～5min，過濾Ⅰ，用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液，冷卻結(jié)晶，過濾Ⅱ、洗滌、晾干得乙酰苯胺純品．
（1）步驟①研碎塊狀產(chǎn)物的用意在于防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應，提高產(chǎn)率；反應溫度過高會導致苯胺揮發(fā)，下列可以控制反應溫度，防止反應溫度升高過快的操作有BD．
A．反應快結(jié)束時的充分攪拌
B．旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐
C．玻璃棒將塊狀物研碎
D．加20ml水
（2）步驟②洗滌粗產(chǎn)品時，選用的溶劑是B．
A．熱水           B．冷水           C.1：3乙醇溶液           D．濾液
（3）步驟③兩次用到過濾，其中過濾Ⅰ選擇趁熱過濾；除去活性炭（填“過濾”、“趁熱過濾”或“抽濾”）；配制熱溶液時，加入過量溶劑的作用是AB�。ㄟx出正確選項）；
A．防止后續(xù)過程中，溶劑損失可能產(chǎn)生的產(chǎn)物析出
B．防止后續(xù)過程中，溫度降低可能產(chǎn)生的產(chǎn)物析出
C．除去活性炭未吸附完全的有色雜質(zhì)
（4）步驟③冷卻濾液時選擇在室溫下自然冷卻，若選擇在冰水浴中冷卻會使得到的沉淀顆粒太小，則進行抽濾操作時會沉淀顆粒太小則易在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過；
（5）步驟③中以下哪些操作不能提高產(chǎn)率C．
①配制成飽和溶液后，加入過量20%的溶劑；
②趁熱過濾近沸溶液；
③過濾Ⅰ時用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液；
④加活性炭吸附
⑤過濾Ⅱ時的洗滌選用熱水代替冷水洗滌固體
A．①④⑤B．①④C．④⑤D．②④⑤
（6）步驟③最后測得純乙酰苯胺固體6.75g，已知苯胺、乙酸酐和乙酰苯胺的摩爾質(zhì)量分別為93g/mol、102g/mol、135g/mol．該實驗的產(chǎn)率為89%（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）研碎后使反應物之間充分接觸，以便充分反應，提高反應產(chǎn)率；從影響化學反應速率的因素方面進行分析，如減小反應物濃度可以降低反應速率；
（2）根據(jù)題中信息“苯胺微溶于冷水；純乙酰苯胺是無色片狀晶體，不溶于冷水，可溶于熱水；乙酸酐遇水緩慢反應生成乙酸”分析選用的洗滌試劑；
（3）根據(jù)題干信息，過濾Ⅰ需要趁熱過濾，避免溫度降低導致產(chǎn)物析出，影響產(chǎn)率；加入過量的水的目的主要是避免溶劑的損失、溫度的降低可能導致產(chǎn)物析出，影響產(chǎn)率；
（4）抽濾時，顆粒太小會在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過，抽濾速度慢；
（5）根據(jù)實驗操作對產(chǎn)物乙酰苯胺的量影響進行解答，如①②③的存在都可以降低乙酰苯胺的損失，而④不影響產(chǎn)率、⑤會降低產(chǎn)率；
（6）根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出苯胺、乙酸酐的物質(zhì)的量，然后根據(jù)不足量計算出生成乙酰苯胺的物質(zhì)的量，再根據(jù)實際上生成的乙酰苯胺的質(zhì)量計算出產(chǎn)率．

解答 解：（1）若有結(jié)塊現(xiàn)象產(chǎn)生，反應物可能被產(chǎn)物包裹，反應不能充分，影響了產(chǎn)率，所以步驟①研碎塊狀產(chǎn)物的目的為：防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應，提高產(chǎn)率；
A．反應快結(jié)束時的充分攪拌，使反應更完全，無法降低反應速率，可能會導致反應速率加快，溫度升高，故A錯誤；              
B．旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐，使反應物濃度較小，反應速率較慢，從而降低了反應溫度，故B正確；
C．玻璃棒將塊狀物研碎，目的是防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應，不利于控制溫度，故C錯誤；              
D．加20mL水，可以使溶液稀釋，降低反應速率，還可以使溶液質(zhì)量增大，從而降低了溫度，故D正確；
故答案為：防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應，提高產(chǎn)率；BD；
（2）苯胺微溶于冷水，而純乙酰苯胺不溶于冷水，可溶于熱水，且乙酸酐遇水緩慢反應生成乙酸，所以可用冷水洗滌粗產(chǎn)品乙酰苯胺，從而除去含有的雜質(zhì)苯胺和乙酸酐，所以B正確，
故答案為：B；
（3）根據(jù)步驟③操作方法可知，由于乙酰苯胺的溶解度受溫度影響較大，為了避免溫度降低析出乙酰苯胺，所以需要趁熱過濾；加入過量的水的，可以避免在操作過程中因溶劑的損失或溫度的降低析出產(chǎn)物，影響產(chǎn)率，與活性炭的吸附性無關(guān)，所以AB正確，
故答案為：趁熱過濾；AB；
（4）抽濾時，顆粒太小會在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過，抽濾速度慢，
故答案為：沉淀顆粒太小則易在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過；
（5）①配制成飽和溶液后，加入過量20%的溶劑，可以防止后續(xù)過程中，溶劑損失、溫度降低可能導致的產(chǎn)物析出，有利于提高產(chǎn)率；
②趁熱過濾近沸溶液，乙酰苯胺的溶解度受溫度影響較大，較高溫度下可以減少在過濾過程中導致產(chǎn)物減少，有利于提高產(chǎn)率；
③過濾Ⅰ時用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液，避免燒杯和漏斗中有殘留的產(chǎn)物，可以提高產(chǎn)；
④加活性炭吸附，需要吸附有色物質(zhì)，無法提高產(chǎn)率；
⑤過濾Ⅱ時的洗滌選用熱水代替冷水洗滌固體，導致乙酰苯胺的溶解度增大，損失的乙酰苯胺較多，降低了產(chǎn)率；
根據(jù)以上分析可知，可以通過產(chǎn)率的有：①②③；不能提高產(chǎn)率的為：④⑤，所以C正確，
故答案為：C；
（6）5.0mL苯胺（密度1.04g/mL）的物質(zhì)的量為：$\frac{1.04g/mL×5.0mL}{93g/mol}$≈0.056mol，
6.0mL乙酸酐（密度1.08g/mL）的物質(zhì)的量為：$\frac{1.08g/mL×6.0mL}{102g/mL}$≈0.064mol，
乙酸酐過量，理論上反應生成乙酰苯胺的物質(zhì)的量為0.056mol，
則該實驗乙酰苯胺的產(chǎn)率為：$\frac{6.75g}{135g/mol×0.056mol}$×100%≈89%，
故答案為：89%．

點評 本題通過用苯胺與乙酸酐為原料制取和提純乙酰苯胺，考查了化學實驗方案的設計方法，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，明確制備原理為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．