Question

17．反应时环己烷-乙醇-水会形成“共沸物”（沸点62.6℃）蒸馏出来．在反应过程中，通过分水器下部的旋塞分出生成的水肉桂酸乙酯是一种常用的食用香精．实验室制备肉桂酸乙酯的反应．有关数据和装置示意图如下：
已知：

名称	相对分子质量	原色，状态	沸点（℃）	密度（g•cm-3）
肉桂酸	148	白色晶体	300	1.2475
肉桂酸乙酯	176	无色油状液体	271.5	1.0491
乙醇	46	无色澄清液体	78.3	0.7893
环己烷	84	无色澄清液体	80.8	0.7318

实验步骤：
①在圆底烧瓶中加入14.80g肉桂酸，25mL95%的乙醇，20mL环己烷和4mL浓硫酸，混合均匀并加入沙粒，加热回流2h，至分水器中水层不再明显增加，停止加热，冷却至室温．
②将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中，加入Na₂CO₃，用分液漏斗分出有机层，水层用25mL乙醚萃取分液，然后合并至有机层，加入少量无水MgSO₄固体，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，低温蒸出乙醇、乙醚和环已烷后，继续升温，接收271～273℃的馏分．
③检验合格后，测得产品质量为13.60g．
回答下列问题：
（1）在该实验中，圆底烧瓶的容积最合适的是C（填入正确选项前的字母）
A.25mL     B.50mL      C.100mL     D.250mL
（2）步骤①中控制加热回流温度的范围A（填入正确选项前的字母）
A.65～70℃B.78.3～80.8℃C.80.8～271.5℃D.271.5～300℃
（3）步骤②中加入NaCO₃的作用是除去过量的硫酸和肉桂酸，加入无水MgSO₄固体的作用是除去产品中微量的水．
（4）关于该实验的操作叙述正确的是B．
A．冷凝管中的冷却水从上口进下口出，与管内蒸气形成逆流
B．使用分水器时，先加水接近支管口，随着加热回流，及时打开活塞放出少量的水
C．萃取操作时，振荡过程中需要放气，放气是通过打开分液漏斗上口的玻璃塞进行的
D．静置分层后，打开活塞，先放出有机层，再弃去水层
（5）检验产品中是否含有肉桂酸的方法取少量粗产品固体溶于水，测溶于的pH．
（6）计算肉桂酸乙酯的产率77.27%．

Answer 1

分析 （1）烧瓶中液体的体积不超过烧瓶容积的$\frac{2}{3}$；
（2）乙醇为反应物，该操作目的是回流乙醇；
（3）酸能和碳酸钠反应生成可溶性的钠盐；硫酸镁具有吸水性；
（4）A．冷凝管中的冷却水采用逆流的方法；
B．反应时环己烷-乙醇-水会形成“共沸物”（沸点62.6℃）蒸馏出来．在反应过程中，通过分水器下部的旋塞分出生成的水；
C．放气是通过打开分液漏斗的活塞进行；
D．静置分层后，打开活塞，水层后放有机层；
（5）肉桂酸中含有含有羧基，易溶于水，其水溶液呈酸性；
（6）实验的产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%．

解答 解：（1）烧瓶中液体的体积不超过烧瓶容积的$\frac{2}{3}$，混合液体的体积接近（25+20+4）mL=49mL，所以烧瓶的体积为100mL，故选C；
（2）乙醇为反应物，该操作目的是回流乙醇，增大产量，所以其温度应该低于乙醇温度，
故选A；
（3）硫酸和肉桂酸和碳酸钠反应生成钠盐，从而增大物质熔点差异性；硫酸镁具有吸水性，能除去产品中微量的水，
故答案为：除去过量的硫酸和肉桂酸；除去产品中微量的水；
（4）A．冷凝管中的冷却水采用逆流的方法，所以下口为进水口、上口为出水口，故A错误；
B．反应时环己烷-乙醇-水会形成“共沸物”（沸点62.6℃）蒸馏出来．在反应过程中，通过分水器下部的旋塞分出生成的水，故B正确；
C．放气是通过打开分液漏斗的活塞进行，其操作方法为右手顶住瓶塞，将漏斗倒置过来．以左手控制活栓，将活栓打开先放气一次，故C错误；
D．静置分层后，打开活塞，水密度大于有机层，水层在下方，所以应该下放水层后放有机层，故D错误；
故选B；
（5）肉桂酸中含有含有羧基，易溶于水，其水溶液呈酸性，所以可以将产品溶于水，然后测定溶于的pH，故答案为：取少量粗产品固体溶于水，测溶于的pH；
（6）m（乙醇）=0.7893g/mL×25mL×95%=18.75g
+CH₃CH₂OH$?_{△}^{浓硫酸}$+H₂O
       148g               46g      
       14.8g              18.75g  
根据方程式知，如果148g肉桂酸反应需要46g乙醇，如果14.8g肉桂酸反应需要4.6g乙醇，所以乙醇过量，
设生成肉桂酸乙酯的质量为x，
+CH₃CH₂OH$?_{△}^{浓硫酸}$+H₂O
       148g                         176g
       14.8g                        x
148g：17g6=14.8g：x，
x=17.6g
其产率=$\frac{13.60g}{17.6g}$×100%=77.27%，
故答案为：77.27%．

点评 本题考查物质制备实验方案设计，为高频考点，涉及基本操作、物质性质、仪器选取、方程式的计算等知识点，明确实验原理、物质性质是解本题关键，题目难度中等．