Question

18．苯甲酸甲酯是一種重要的工業(yè)原料，某化學(xué)小組采用如圖裝置以苯甲酸、甲醇為原料制取苯甲酸甲酯．有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)見下表所示：

	苯甲酸	甲醇	苯甲酸甲酯
熔點(diǎn)/℃	122.4	-97	-12.3
沸點(diǎn)/℃	249	64.3	199.6
密度/g．cm-3	1.2659	0.792	1.0888
水溶性	微溶	互溶	不溶

Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品
在圓底燒瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol 甲醇，再小心加入 3mL濃硫酸，混勻后，投入幾粒沸石，小心加熱使反應(yīng)完全，得苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品．
（1）甲裝置的作用是：冷凝回流；冷卻水從b（填“a”或“b”）口進(jìn)入．
（2）化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)中用過量的反應(yīng)物甲醇，其理由是該合成反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇投料量提高產(chǎn)率，提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率．
Ⅱ．粗產(chǎn)品的精制
苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，現(xiàn)擬用下列流程進(jìn)行精制

（1）試劑1可以是B（填編號），作用是洗去苯甲酸甲酯中過量的酸．
A．稀硫酸                    B．碳酸鈉溶液                C．乙醇
（2）操作2中，收集產(chǎn)品時，控制的溫度應(yīng)在199.6℃左右．
（3）實(shí)驗(yàn)制得的苯甲酸甲酯精品質(zhì)量為10g，則苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為73.5%（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（4）本實(shí)驗(yàn)制得的苯甲酸甲酯的產(chǎn)量低于理論產(chǎn)量，可能的原因是C（填編號）．
A．蒸餾時從100℃開始收集產(chǎn)品
B．甲醇用量多了
C．制備粗品時苯甲酸被蒸出．

Answer 1

分析 Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品
（1）有機(jī)物易揮發(fā)，B的作用是冷凝回流；根據(jù)逆流原理通入冷凝水；
（2）該合成反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇投料量提高產(chǎn)率；
Ⅱ．粗產(chǎn)品的精制，粗產(chǎn)品用試劑1為碳酸鈉溶液洗滌苯甲酸甲酯中過量的酸，通過分液得到有機(jī)層，蒸餾得到苯甲酸甲酯、甲醇和水，
（1）由流程圖可知，操作1是洗去苯甲酸甲酯中的硫酸、苯甲酸；
（2）操作2采取蒸餾的方法，將苯甲酸甲酯與甲醇、水分離，由苯甲酸甲酯的沸點(diǎn)可知應(yīng)收集沸點(diǎn)199.6℃的餾分；
（3）令苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為a，根據(jù)關(guān)系式C₇H₆O₂～C₈H₈O₂中質(zhì)量定比關(guān)系列方程計算；
（4）蒸餾時從100℃開始收集產(chǎn)品，會收集到水分，苯甲酸甲酯的質(zhì)量應(yīng)偏大，甲醇用量多可以提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率，制備粗品時苯甲酸被蒸出，苯甲酸的利用率降低．

解答 解：Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品
（1）有機(jī)物易揮發(fā)，B的作用是冷凝回流；根據(jù)逆流原理通入冷凝水，應(yīng)從b口通入冷凝水，
故答案為：冷凝回流；b；
（2）該合成反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇投料量提高產(chǎn)率，故實(shí)驗(yàn)中用過量的反應(yīng)物甲醇，
故答案為：該合成反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇投料量提高產(chǎn)率，提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率；
Ⅱ．粗產(chǎn)品的精制，
（1）由流程圖可知，操作1是洗去苯甲酸甲酯中的硫酸、苯甲酸，應(yīng)選擇碳酸鈉溶液，
故答案為：B；洗去苯甲酸甲酯中過量的酸；
（2）操作2采取蒸餾的方法，將苯甲酸甲酯與甲醇、水分離，由苯甲酸甲酯的沸點(diǎn)可知應(yīng)收集沸點(diǎn)199.6℃的餾分，故應(yīng)控制溫度199.6℃，
故答案為：199.6；
（3）0.1mol苯甲酸的質(zhì)量為0.1mol×122g/mol=12.2g，令苯甲酸的轉(zhuǎn)化率為a，則：
C₇H₆O₂～～～C₈H₈O₂
122         136
12.2g×a    10g
所以，122：12.2a g=136：10g，解得a=73.5%，
故答案為：73.5%；
（4）A．蒸餾時從100℃開始收集產(chǎn)品，會收集到水分，苯甲酸甲酯的質(zhì)量應(yīng)偏大，苯甲酸甲酯的產(chǎn)量應(yīng)大于理論產(chǎn)量，故A不符合；
B．甲醇用量多可以提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率，苯甲酸甲酯的產(chǎn)量應(yīng)增大，故B不符合；
C．制備粗品時苯甲酸被蒸出，苯甲酸的利用率降低，導(dǎo)致苯甲酸甲酯的產(chǎn)量降低，故C符合，
故答案為：C．

點(diǎn)評 本題考查有機(jī)物的合成，側(cè)重對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查，涉及對裝置的理解、物質(zhì)的分離提純、對實(shí)驗(yàn)條件的控制、對數(shù)據(jù)的分析處理等，難度中等，需要學(xué)生基本知識的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力．