Question

9．3-丁酮酸乙酯在有機合成中用途很廣，廣泛用于藥物合成，也可用作食物的著香劑．常溫下為無色液體，微溶于水，與乙醇、乙酸乙酯等以任意比例混溶，沸點181℃，100℃以上會少量分解．乙酸乙酯易揮發(fā)、微溶于水，沸點77℃．實驗室以乙酸乙酯和金屬鈉為原料制備3-丁酮酸乙酯的原理及裝置如下：
原理如圖1，裝置如圖2：

制取過程：
①反應(yīng)：向反應(yīng)裝置中加入32mL（0.32mol）乙酸乙酯，少量無水乙醇，1.6g（0.07mol）切細的金屬鈉，微熱回流1.5-3小時，直至金屬鈉完全反應(yīng)消失．
②產(chǎn)物后處理：反應(yīng)后冷卻至室溫，卸下冷凝管，將燒瓶浸在冷水浴中，在搖動下加入32mL30%醋酸水溶液，使反應(yīng)液分層，用分液漏斗分離出酯層，酯層用5%碳酸鈉溶液洗滌，有機層放入干燥的錐形瓶中，加入無水碳酸鉀至液體澄清．
③產(chǎn)品：將上述處理后的反應(yīng)液在常壓下蒸餾，除去未反應(yīng)的乙酸乙酯，再改為減壓蒸餾，得產(chǎn)品2.0g（3-丁酮酸乙酯相對分子質(zhì)量為130，乙酸乙酯相對分子質(zhì)量88）．
回答下列問題：
（1）實驗室制取乙酸乙酯的反應(yīng)方程式是CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，反應(yīng)類型是酯化反應(yīng)．
（2）反應(yīng)裝置中加裝干燥管的目的是防濕氣進入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥．
（3）兩個裝置中的冷凝管作用不相同（填“相同”或“不同”），冷卻水進口分別為b和d（填圖中字母）．
（4）產(chǎn)物后處理中加醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物，加碳酸鈉的目的是除去酯中的醋酸（用方程式表示），加碳酸鉀的目的是干燥產(chǎn)品．
（5）實驗得到的產(chǎn)率是C（填序號）．
A.40%        B.19%        C.22%        D.10%

Answer 1

分析 （1）乙酸與乙醇在濃硫酸、加熱條件下發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯與水；
（2）空氣中含有水蒸氣，因此裝置中加干燥管是為了防濕氣進入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥；
（3）反應(yīng)裝置中冷凝管的作用是冷凝回流，挺高原料的利用率，減壓裝置中冷凝管的作用是冷卻蒸發(fā)出的蒸汽便于得到產(chǎn)品；為充分冷凝，使冷水充滿冷凝器，因此冷卻水采取逆流原理；
（4）由于產(chǎn)物中含有鈉鹽，因此產(chǎn)物處理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物；酯類在碳酸鈉溶液中的溶解度小，滴加碳酸鈉溶液可以除去混有的乙酸；碳酸鉀吸水，因此加碳酸鉀的目的是干燥產(chǎn)品；
（5）根據(jù)反應(yīng)物的用量可知鈉不足，因此理論上生成產(chǎn)品的物質(zhì)的量是0.07mol，根據(jù)m=nM計算理論上3-丁酮酸乙酯質(zhì)量，進而計算其產(chǎn)率．

解答 解：（1）實驗室制取乙酸乙酯的化學方程式為：CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O；酯化反應(yīng)；
（2）空氣中含有水蒸氣，因此裝置中加干燥管是為了防濕氣進入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥，故答案為：防濕氣進入反應(yīng)體系中以保證反應(yīng)體系干燥；
（3）反應(yīng)裝置中冷凝管的作用是冷凝回流，挺高原料的利用率，減壓裝置中冷凝管的作用是冷卻蒸發(fā)出的蒸汽便于得到產(chǎn)品，為充分冷凝，使冷水充滿冷凝器，冷卻水進水口分別為b和d，
故答案為：不相同；b、d；
（4）由于產(chǎn)物中含有鈉鹽，因此產(chǎn)物處理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物，由于酸多了會增加產(chǎn)物在水中的溶解度，醋酸不能滴加的過多；
酯類在碳酸鈉溶液中的溶解度小，除去酯中的醋酸，需要滴加碳酸鈉溶液；
碳酸鉀吸水，因此加碳酸鉀的目的是干燥產(chǎn)品，
故答案為：中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物；除去酯中的醋酸；干燥產(chǎn)品；
（5）根據(jù)反應(yīng)物的用量可知鈉不足，因此理論上生成產(chǎn)品的物質(zhì)的量是0.07mol，其質(zhì)量是0.07mol×130g/mol=9.1g，所以產(chǎn)率是$\frac{2.0g}{9.1g}$×100%=22%，故答案為：C．

點評 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計、對裝置與操作的分析評價、物質(zhì)的分離提純、產(chǎn)率的計算，試題充分考查了學生的分析能力、理解能力及化學實驗?zāi)芰�，難度中等．