Question

6．苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料，某研究性学习小组的同学拟用下列装置制取高纯度的苯甲酸甲酯．
有关数据如下表：

	熔点/℃	沸点/℃	密度/g•cm-3	水溶性
苯甲酸	122.4	249	1.27	微溶
甲醇	-97	64.3	0.79	互溶
苯甲酸甲酯	-12.3	199.6	1.09	不溶

请回答下列问题：
（1）在烧瓶中混合有机物及浓硫酸的方法是先将一定量的苯甲酸放入烧瓶中，然后再加入甲醇，最后边振荡边缓慢加入一定量的浓硫酸，在实际实验中，甲醇、苯甲酸的物质的量之比远大于其理论上的物质的量之比，目的是提高苯甲酸的利用率．装置C中除甲醇、苯甲酸与浓硫酸外还需要放置沸石（或碎瓷片）．
（2）C装置上部的冷凝管的主要作用是冷凝回流．
（3）制备和提纯苯甲酸甲酯的操作的先后顺序为（填装置字母代号）CFEADB．
（4）A装置锥形瓶中Na₂CO₃的作用是除去酯中的苯甲酸；D装置的作用是除去没有反应完的Na₂CO₃；当B装置中温度计显示199.6℃时可收集苯甲酸甲酯．

Answer 1

分析 本题是根据酯化反应原理合成苯甲酸甲酯，共分制备、提纯二个流程，涉及混合溶的配制及加热时防暴沸，液体混合物分离的二种常见分离方法分液和蒸馏操作的选择及适用对向的分析．
（1）有机物与浓硫酸的混合应可参考浓硫酸的稀释，酯化反应是可逆反应，通常通过增大反应的量来提高原料的利用率和产率，给加热液体混合物时，应防止液体暴沸；
（2）反应混合物加热产生的蒸汽要通过C装置上部的冷凝管冷凝重新回流反应容器中，减少原料的损耗，冷却水的水流方向采用逆流的方法，可提高与蒸汽的充分接触，便于冷却完全；
（3）在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol甲醇，再小心加入3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒沸石，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品；苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，需进行分液、蒸馏等操作；
（4）反应完全后有苯甲酸剩余需要通过添加Na₂CO₃与之反应除去，多余的碳酸钠微溶于有机混合物，可用过滤的方法分离，蒸馏时，根据苯甲酸甲酯的沸点确定温度；

解答 解：（1）参考浓硫酸的稀释，先将一定量的苯甲酸放入烧瓶中，然后再加入甲醇，最后边振荡边缓慢加入一定量的浓硫酸来配制混合液，通过增加甲醇的量，提高苯甲酸的转化率，给液体混合物加热时通常添加沸石防暴沸，故答案为：先将一定量的苯甲酸放入烧瓶中，然后再加入甲醇，最后边振荡边缓慢加入一定量的浓硫酸；提高苯甲酸的利用率；沸石（或碎瓷片）；
（2）C装置上部的冷凝管可使反应混合加热时挥发出的蒸汽经冷凝重新回流反应容器中，减少原料的损耗，冷却水的水流方向与蒸汽的流向相反，选择从d口进入，c口流出，故答案为：冷凝回流；
（3）在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol甲醇，再小心加入3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒沸石，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品；苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，需进行分液、蒸馏等操作，可用分液的方法除去苯甲酸甲酯中的硫酸、苯甲酸，然后进行蒸馏，操作的顺序为CFEADB，故答案为：CFEADB；
（4）碳酸钠用于洗去苯甲酸甲酯中过量的酸，过量的碳酸钠用过滤的方法可除去，蒸馏时，将苯甲酸甲酯与甲醇、水分离，由苯甲酸甲酯的沸点可知应收集沸点199.6℃的馏分，故应控制温度199.6℃，故答案为：除去酯中的苯甲酸；除去没有反应的碳酸钠；199.6．

点评 本题考查有机物的合成，侧重对化学实验的考查，涉及对装置的理解、物质的分离提纯、对实验条件的控制、对数据的分析处理等，难度中等，需要学生基本知识的基础与灵活运用能力．