Question

10．苯甲酸乙酯（C₉H₁₀O₂）是一种无色透明液体，不溶于水，稍有水果香味，用于配制香水香精和人造精油，大量用于食品工业中，也可用作有机合成中间体，溶剂等．
（1）其制备方法为：
（2）已知：①

名称	相对分子质量	颜色，状态	沸点（℃）	密度（g•cm-3）
苯甲酸	122	无色片状晶体	249	1.2659
苯甲酸乙酯	150	无色澄清液体	212.6	1.05
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

②苯甲酸在100℃会迅速升华
③无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl₂•6C₂H₅OH
（3）实验步骤如下：
①在仪器A中加入12.20g苯甲酸，25mL 95%的乙醇（过量），20mL环己烷以及4mL浓硫酸，混合均匀并加入沸石，按如图所示装好仪器，控制温度在65～70℃加热回流2h．利用分水器不断分离除去反应生成的水，回流环己烷和乙醇．
②反应结束，打开旋塞放出分水器中液体后，关闭旋塞，继续加热，至分水器中收集到的液体不再明显增加，停止加热．
③将仪器A内反应液倒入盛有适量水的烧杯中，分批加入Na₂CO₃至溶液呈中性．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，加入氯化钙，静置，过滤，将滤液用蒸馏烧瓶进行分馏，低温蒸出乙醚和环己烷后，继续升温，接收210～213℃的馏分．
④检验合格，测得产品体积为12.86mL．  
回答下列问题：
（1）在该实验中，仪器A的名称为三颈烧瓶，其容积最适合的是C（填选项前的字母）．
A．25mL       B．50mL       C．100mL       D．250mL
（2）制备苯甲酸乙酯时，最合适的加热方法是水浴加热，控制温度的目的是防止副反应的发生和苯甲酸升华．加入沸石的作用是防暴．
（3）步骤①中使用分水器不断分离除去水的目的是使平衡不断地向正向移动．
（4）步骤②中应控制馏分的温度在C．
A．65～70℃B．78～80℃C．85～90℃D．215～220℃
（5）步骤③有机层应从分液漏斗下口（填“上口”或“下口”）流出．加入Na₂CO₃的作用是除去硫酸和未反应的苯甲酸；若Na₂CO₃加入不足，在之后蒸馏时，蒸馏烧瓶中可见到白烟生成，产生该现象的原因是苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸，在受热至100℃时发生升华．加入氯化钙的目的是使产品中混有的乙醇形成难溶于水的CaCl₂•6C₂H₅OH，过滤除去．
（6）计算本实验的产率为90.02%．

Answer 1

分析 （1）根据装置图可知仪器A的名称；加入圆底烧瓶中液体的体积大约为60mL，而烧瓶所能盛放溶液的体积不超过烧瓶体积的 $\frac{2}{3}$，据此判断圆底烧瓶的规格；
（2）苯甲酸在100℃会迅速升华，所以制备苯甲酸乙酯时，温度不能超过100℃，同时温度过高会发生副反应，给液体加热时加入沸石的作用是防止液体瀑沸；
（3）减少生成物能促进平衡向正反应方向移动；
（4）温度低于苯甲酸乙酯的沸点时，苯甲酸乙酯不被蒸馏出，要使苯甲酸乙酯不被蒸馏出，则温度应低于苯甲酸乙酯的沸点，所以温度应低于212.6℃，但要使乙醇和环己烷蒸馏出，所以温度应高于乙醇和环己烷的沸点；
（5）根据分流漏斗的使用方法可知，下层液体从下口放出，上层液体从上层倒出，苯甲酸乙酯的密度大小于水，据此判断，加入Na₂CO₃能与未反应的苯甲酸和硫酸，可以除去未反应的苯甲酸和硫酸，白烟是固体小颗粒，因为苯甲酸在100℃会迅速升华，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸，乙醇能与氯化钙形成沉淀CaCl₂•6C₂H₅OH，所以可以除去乙醇，据此分析解答；
（6）实验的产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%．

解答 解：（1）根据装置图可知仪器A的名称为三颈烧瓶，加入三颈烧瓶中液体的体积大约为60mL，而烧瓶所能盛放溶液的体积不超过烧瓶体积的 $\frac{2}{3}$，所以要选100mL规格R的三颈烧瓶，故选C，
故答案为：三颈烧瓶；C；
（2）苯甲酸在100℃会迅速升华，所以制备苯甲酸乙酯时，温度不能超过100℃，同时温度过高会发生副反应，所以最合适的加热方法是水浴加热，加入沸石的作用是给液体加热时加入沸石的作用是防止液体瀑沸，
故答案为：水浴加热；防止副反应的发生和苯甲酸升华；防暴沸；
（3）反应为可逆反应，生成物中有水生成，步骤①中使用分水器不断分离除去水，可以使生成物的浓度减小，化学平衡向着正向移动，从而增大了产率，
故答案为：使平衡不断地向正向移动；
（4）温度低于苯甲酸乙酯的沸点时，苯甲酸乙酯不被蒸馏出，要使苯甲酸乙酯不被蒸馏出，则温度应低于苯甲酸乙酯的沸点，所以温度应低于212.6℃，但要使乙醇和环己烷蒸馏出，所以温度应高于乙醇和环己烷的沸点即80.8℃，故选C；
（5）根据分流漏斗的使用方法可知，下层液体从下口放出，上层液体从上层倒出，苯甲酸乙酯的密度大小于水，所以有机层从下口放出，加入Na₂CO₃能与未反应的苯甲酸和硫酸，可以除去未反应的苯甲酸和硫酸，白烟是固体小颗粒，因为苯甲酸在100℃会迅速升华，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸，乙醇能与氯化钙形成沉淀CaCl₂•6C₂H₅OH，所以可以除去乙醇，所以加入氯化钙的目的是除去乙醇，
故答案为：下口；除去硫酸和未反应的苯甲酸；苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸，在受热至100℃时发生升华； 使产品中混有的 乙醇形成难溶于水的CaCl₂•6C₂H₅OH，过滤除去；
（6）12.20g苯甲酸的物质的量为：$\frac{12.20g}{122g/mol}$=0.1mol，理论生成的苯甲酸乙酯的质量为0.1×150g=15g，而实际生成苯甲酸乙酯的质量为：12.86mL×1.05g•ml^-1=13.503g，所以实验的产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{13.503}{15}$×100%=90.02%，
故答案为：90.02%．

点评 本题考查了物质制备方案的设计，题目难度中等，明确制备原理为解答关键，试题涉及酯化反应原理、化学实验基本操作方法、产率的计算、化学平衡的影响因素等知识，注意掌握物质制备方案的设计及评价原则，试题充分考查了学生的分析能力及灵活应用基础知识的能力