Question

6．3-丁酮酸乙酯在有機(jī)合成中用途極廣，廣泛用于藥物合成，還用作食品的著香劑．其相對(duì)分子質(zhì)量為130，常溫下為無(wú)色液體，沸點(diǎn)181℃，受熱溫度超過(guò)95℃攝氏度時(shí)就會(huì)分解；易溶于水，與乙醇、乙酸乙酯等有機(jī)試劑以任意比混溶；實(shí)驗(yàn)室可用以乙酸乙酯和金屬鈉為原料制備．乙酸乙酯相對(duì)分子質(zhì)量為88，常溫下為無(wú)色易揮發(fā)液體，微溶于水，沸點(diǎn)77℃．
反應(yīng)原理：2CH₃COOC₂H₅+C₂H₅ONa→+2C₂H₅OH
+CH₃COOH→+CH₃COONa

【實(shí)驗(yàn)步驟】
（1）加熱反應(yīng)：向反應(yīng)裝置中加入32mL（28.5g，0.32mol）乙酸乙酯、少量無(wú)水乙醇、1，.6g（0.07mol）切細(xì)的金屬鈉，微熱回流1.5～3小時(shí)，直至金屬鈉消失．
（2）產(chǎn)物后處理：冷卻至室溫，卸下冷凝管，將燒瓶浸在冷水浴中，在搖動(dòng)下緩慢的加入32mL 30%醋酸水溶液，使反應(yīng)液分層．用分液漏斗分離出酯層．酯層用5%碳酸鈉溶液洗滌，有機(jī)層放入干燥的錐形瓶中，加入無(wú)水碳酸鉀至液體澄清．
（3）蒸出未反應(yīng)的乙酸乙酯：將反應(yīng)液在常壓下蒸餾至100℃．然后改用減壓蒸餾，得到產(chǎn)品2.0g．
回答下列問(wèn)題：
①?gòu)姆磻?yīng)原理看，無(wú)水乙醇的作用是催化劑．
②反應(yīng)裝置中加干燥管是為了防濕氣進(jìn)入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥．兩個(gè)裝置中冷凝管的作用不相同（填“相同”或“不相同”），冷卻水進(jìn)水口分別為b和d（填圖中的字母）．
③產(chǎn)物后處理中，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物，稀醋酸不能加多了，原因是酸多了會(huì)增加產(chǎn)物在水中的溶解度．用分液漏斗分離出酯層的操作叫分液．碳酸鈉溶液洗滌的目的是中和醋酸．加碳酸鉀的目的是干燥．
④采用減壓蒸餾的原因是3-丁酮酸乙酯沸點(diǎn)高，在沸點(diǎn)溫度下還易分解．
⑤本實(shí)驗(yàn)所得到的3-丁酮酸乙酯產(chǎn)率是B（填正確答案標(biāo)號(hào)）．
A．10%           B．22%           C．19%           D．40%

Answer 1

分析 ①催化劑參加反應(yīng)，但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，根據(jù)反應(yīng)原理，無(wú)水乙醇參與反應(yīng)，但反應(yīng)前后都有，為催化劑；
②空氣中含有水蒸氣，因此裝置中加干燥管是為了防濕氣進(jìn)入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥；
反應(yīng)裝置中冷凝管的作用是冷凝回流，挺高原料的利用率，減壓裝置中冷凝管的作用是冷卻蒸發(fā)出的蒸汽便于得到產(chǎn)品；
為充分冷凝，使冷水充滿冷凝器，因此冷卻水采取逆流原理；
③由于產(chǎn)物中含有鈉鹽，因此產(chǎn)物處理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物；分離互不相溶液體操作為分液；
酯類在碳酸鈉溶液中的溶解度小，滴加碳酸鈉溶液可以除去混有的乙酸；碳酸鉀吸水，因此加碳酸鉀的目的是干燥產(chǎn)品；
④3-丁酮酸乙酯沸點(diǎn)高，而受熱溫度超過(guò)95℃攝氏度時(shí)就會(huì)分解，所以需要減壓蒸餾；
⑤根據(jù)反應(yīng)物的用量可知鈉不足，因此理論上生成產(chǎn)品的物質(zhì)的量是0.07mol，根據(jù)m=nM計(jì)算理論上3-丁酮酸乙酯質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算其產(chǎn)率．

解答 解：①在反應(yīng)原理中可以得到乙醇鈉發(fā)生了反應(yīng)生成了乙醇，在反應(yīng)裝置中加入的是乙醇，乙醇可以與金屬鈉反應(yīng)生成乙醇鈉，當(dāng)乙醇鈉反應(yīng)后又生成了乙醇，故乙醇的作用是催化劑，
故答案為：催化劑；
②空氣中含有水蒸氣，因此裝置中加干燥管是為了防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥；反應(yīng)裝置中冷凝管的作用是冷凝回流，提高原料的利用率，減壓裝置中冷凝管的作用是冷卻蒸發(fā)出的蒸汽便于得到產(chǎn)品，為充分冷凝，故兩個(gè)冷凝管的作用不同；左側(cè)裝置中冷凝水從b口進(jìn)入，右側(cè)冷凝管中的冷凝水應(yīng)從d口進(jìn)入，
故答案為：防濕氣進(jìn)入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥；不相同；b、d；
③在第一步驟中生成的是產(chǎn)物的鈉鹽，加入稀醋酸使其變成產(chǎn)物；因產(chǎn)物易溶于水，當(dāng)在其中加入的酸過(guò)多后會(huì)增加產(chǎn)物在水中的溶解度，醋酸不能滴加的過(guò)多；用分液漏斗分離出酯層的操作叫分液；碳酸鈉溶液可以與加入的過(guò)量的醋酸反應(yīng)，故洗滌的目的是中和醋酸；碳酸鉀可以做干燥劑，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干燥，
故答案為：中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物；酸多了會(huì)增加產(chǎn)物在水中的溶解度；分液；中和醋酸；干燥；
④因3-丁酮酸乙酯沸點(diǎn)181℃，在溫度超過(guò)95℃攝氏度時(shí)就會(huì)分解，所以在進(jìn)行蒸餾時(shí)的溫度不能過(guò)高，需要減壓蒸餾，
故答案為：3-丁酮酸乙酯沸點(diǎn)高，在沸點(diǎn)溫度下還易分解；
⑤反應(yīng)物中有0.32mol乙酸乙酯、0.07mol金屬鈉，乙酸乙酯過(guò)量，鈉不足，因此理論上生成產(chǎn)品的物質(zhì)的量是0.07mol，質(zhì)量為0.07mol×130g/mol=9.1g，產(chǎn)率=$\frac{2.0g}{9.1g}$×100%=22%，
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)、對(duì)裝置與操作的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、產(chǎn)率的計(jì)算，試題充分考查了學(xué)生的分析能力、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，題目難度中等．