Question

19．水楊酸甲酯對多種細(xì)菌的繁殖和黏附有抑制作用，也是安全、有效的植物生長調(diào)節(jié)劑．實驗室制備水楊酸甲酯裝置示意圖和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	相對分子 質(zhì)量	沸點/℃：	在水中的溶解性
甲醇	32	64.7	與水以任何比例相溶
水楊酸	138	211	0.22g/100ml
水楊酸甲酯	152	222	0.07g/100ml

+CH₃OH$\stackrel{H+}{?}$+H₂O
實驗步驟：
①在干燥的三頸燒瓶中入7.0g水楊酸、30mL（0.64moL）甲醇、3mL濃H₂SO₄和2～3片碎瓷片，在85～95℃下加熱回流（如圖甲）；
②1.5h后將回流裝置改為蒸餾裝置，水浴加熱（如圖乙）；
③余下的反應(yīng)液冷卻至室溫，依次用水、碳酸鈉溶液和水洗滌，后再分離（如圖丙）；
④分出的產(chǎn)物加入少量無水CaCl₂固體，靜置片刻后過濾，
⑤對濾液蒸餾純化，收集221～224℃餾分，得水楊酸甲酯6.1g．
⑥其它量不變，改用2mL濃H₂SO₄重復(fù)上述操作，得水楊酸甲酯5.5g．
回答下列問題：
（1）甲中所用三頸燒瓶應(yīng)選用A
A.100mL        B.150mL         C.250mL         D.500mL
（2）整個實驗兩次用到蒸餾裝置，第一次用蒸餾裝置的目的是：甲醇有毒，用于回收甲醇．
（3）步驟③中所用到的玻璃儀器的名稱是分液漏斗、錐形瓶；
（4）本實驗甲醇要過量，其目的是提高水楊酸的轉(zhuǎn)化率，
（5）步驟③要進(jìn)行兩次水洗，如果沒有進(jìn)行第二次水洗，可能的后果是殘留的碳酸鈉與CaCl₂反應(yīng)生成沉淀堵塞分液漏斗，并在蒸餾時會促進(jìn)水楊酸甲酯的水解．
（6）濃H₂SO₄的用量為3mL時，水楊酸甲酯的產(chǎn)率是79.2%，
（7）該實驗中，濃硫酸主要表現(xiàn)了催化、吸水性質(zhì)．

Answer 1

分析 （1）蒸餾時，三頸瓶內(nèi)盛放溶液體積為三頸瓶容積的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$；         
（2）球形冷凝管能冷凝回流蒸出的餾分；
（3）根據(jù)圖知，用到的儀器為分液漏斗、錐形瓶；
 （4）一種反應(yīng)物過量時能促進(jìn)另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化；
（5）第一次水洗是洗滌甲醇、硫酸，碳酸鈉溶液洗滌是洗滌硫酸，第二次水洗是洗滌過量的碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液呈堿性，能促進(jìn)酯類水解，且碳酸鈉能和氯化鈣發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成難溶性固體；
（6）n（水楊酸）=$\frac{7.0g}{138g/mol}$=0.05mol，根據(jù)+CH₃OH$\stackrel{H+}{?}$+H₂O
知，如果水楊酸完全反應(yīng)則需要甲醇的物質(zhì)的量為0.05mol，實際上甲醇的物質(zhì)的量是0.64mol，則甲醇過量，生成的水楊酸甲酯的物質(zhì)的量為0.05mol，水楊酸甲酯的質(zhì)量=0.05mol×152g/mol=7.7g，
則水楊酸甲酯的產(chǎn)率=$\frac{實際質(zhì)量}{理論質(zhì)量}×100%$；
（7）該反應(yīng)中濃硫酸體現(xiàn)吸水性和催化性．

解答 解：（1）蒸餾時，三頸瓶內(nèi)盛放溶液體積為三頸瓶容積的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$，假設(shè)水楊酸的密度按1g/mL計算，則三頸瓶中溶液體積=（7+30+3）mL=40mL，如果溶液體積占$\frac{1}{3}$，三頸瓶容積為120mL，如果溶液體積占$\frac{2}{3}$，則三頸瓶容積為60mL，實際上在二者之間，所以應(yīng)該是100mL，故選A；         
（2）球形冷凝管能冷凝回流蒸出的餾分，且甲醇有毒，用球形冷凝管能回收甲醇，減少甲醇的逸出，
故答案為：甲醇有毒，用于回收甲醇；
（3）根據(jù)圖知，用到的儀器為分液漏斗、錐形瓶，故答案為：分液漏斗、錐形瓶；
 （4）一種反應(yīng)物過量時能促進(jìn)另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化，所以甲醇過量時能促進(jìn)水楊酸的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：提高水楊酸的轉(zhuǎn)化率；
（5）第一次水洗是洗滌甲醇、硫酸，碳酸鈉溶液洗滌是洗滌硫酸，第二次水洗是洗滌過量的碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液呈堿性，能促進(jìn)酯類水解，且碳酸鈉能和氯化鈣發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成難溶性固體，所以如果沒有第二次水洗會導(dǎo)致溶液中含有碳酸鈉，溶液呈堿性，導(dǎo)致促進(jìn)水楊酸甲酯水解，且和氯化鈣生成的碳酸鈣沉淀堵塞分液漏斗，
故答案為：殘留的碳酸鈉與CaCl₂反應(yīng)生成沉淀堵塞分液漏斗，并在蒸餾時會促進(jìn)水楊酸甲酯的水解
；
（6）n（水楊酸）=$\frac{7.0g}{138g/mol}$=0.05mol，根據(jù)+CH₃OH$\stackrel{H+}{?}$+H₂O
知，如果水楊酸完全反應(yīng)則需要甲醇的物質(zhì)的量為0.05mol，實際上甲醇的物質(zhì)的量是0.64mol，則甲醇過量，生成的水楊酸甲酯的物質(zhì)的量為0.05mol，水楊酸甲酯的質(zhì)量=0.05mol×152g/mol=7.7g，
則水楊酸甲酯的產(chǎn)率=$\frac{實際質(zhì)量}{理論質(zhì)量}×100%$=$\frac{6.1g}{7.7g}×100%$=79.2%，故答案為：79.2%；
（7）濃硫酸能吸水，該反應(yīng)中生成水被濃硫酸吸收，從而促進(jìn)平衡正向移動，且濃硫酸能作該反應(yīng)的催化劑，所以該反應(yīng)中濃硫酸體現(xiàn)吸水性和催化性，
故答案為：催化、吸水．

點評 本題考查有機(jī)物制備，為高頻考點，涉及儀器選取、實驗基本操作、化學(xué)方程式有關(guān)計算等知識點，明確常見儀器的名稱及用途、基本操作規(guī)范性及基本計算方法是解本題關(guān)鍵，易錯點是（1）中儀器的選取，題目難度不大．