Question

17．某化學(xué)小組以苯甲酸為原料制取苯甲酸甲酯，并用制得的苯甲酸甲酯進(jìn)行堿性水解的實(shí)驗(yàn)．
I．制取苯甲酸甲酯：實(shí)驗(yàn)裝置如下：

（1）寫出制取苯甲酸甲酯的化學(xué)方程式：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O．
（2）根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)物甲醇應(yīng)過量，其理由是該合成反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇比苯甲酸價(jià)廉，且甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇投料量，提高產(chǎn)率或苯甲酸的轉(zhuǎn)化率．
（3）此制取過程比教材中乙酸乙酯的制備復(fù)雜很多，寫出用此過程制備苯甲酸甲酯的優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)率高或純度高．
Ⅱ．苯甲酸甲酯堿性水解

（4）證明產(chǎn)物過濾后洗滌干凈的方法取洗滌時(shí)最后濾出液，滴加少量硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生．
Ⅲ．苯甲酸甲酯有多種同分異構(gòu)體
（5）苯甲酸甲酯的同分異構(gòu)體，符合下列條件的結(jié)構(gòu)共有12種．
①可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)          ②屬于芳香族化合物
③不具備其它環(huán)狀結(jié)構(gòu)        ④不能與FeCl₃發(fā)生顯色反應(yīng)；
其中一種同分異構(gòu)體在苯環(huán)上有兩個(gè)相鄰側(cè)鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團(tuán)；寫出該化合物與足量NaOH溶液共熱的化學(xué)方程式：．

Answer 1

分析 I．制取苯甲酸甲酯：（1）酯化反應(yīng)的本質(zhì)為酸脫羥基，醇脫氫，苯甲酸、甲醇反應(yīng)生成苯甲酸甲酯和水，且為可逆反應(yīng)；
（2）從甲醇沸點(diǎn)較低、價(jià)格較低、反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響方面分析；
（3）根據(jù)教材中乙酸乙酯的制備圖、該實(shí)驗(yàn)裝置圖對(duì)比，甲醇易揮發(fā)，該裝置的圓底燒瓶上有冷凝管；
Ⅱ．苯甲酸甲酯堿性水解
（4）苯甲酸甲酯在氫氧化鈉溶液中加熱生成C₆H₅COONa和CH₃0H，加入鹽酸酸化苯甲酸鈉，過濾后洗滌干凈，制得苯甲酸，若洗滌未干凈，則晶體表面含有氯離子；
Ⅲ．苯甲酸甲酯有多種同分異構(gòu)體
（5）①可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)含有醛基； ②屬于芳香族化合物，含有苯環(huán)；
③不具備其它環(huán)狀結(jié)構(gòu)，④不能與FeCl₃發(fā)生顯色反應(yīng)，不含有酚羥基；
其中一種同分異構(gòu)體在苯環(huán)上有兩個(gè)相鄰側(cè)鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團(tuán)，該同分異構(gòu)體中含-OOCH，與足量NaOH溶液共熱生成酚鈉和羧酸鈉和水．

解答 解：I．制取苯甲酸甲酯：（1）酯化反應(yīng)的本質(zhì)為酸脫羥基，醇脫氫，苯甲酸、甲醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生酯化反應(yīng)生成苯甲酸甲酯和水，該反應(yīng)方程式為：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O，
故答案為：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O；
（2）可逆反應(yīng)增加反應(yīng)物的濃度可提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇比苯甲酸價(jià)廉，且甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇的量，可提高苯甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：該合成反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇比苯甲酸價(jià)廉，且甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇投料量，提高產(chǎn)率或苯甲酸的轉(zhuǎn)化率；
（3）苯甲酸的沸點(diǎn)是249℃，甲醇的沸點(diǎn)是64.3℃，苯甲酸甲酯的沸點(diǎn)是199.6℃，由裝置圖可知，該實(shí)驗(yàn)裝置圖中圓底燒瓶上有冷凝管，充分起到回流作用，教材中乙酸乙酯的制備圖則沒有，而本題中反應(yīng)物甲醇沸點(diǎn)低，苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于甲醇，采用教材中乙酸乙酯的制備圖，甲醇必定會(huì)大量揮發(fā)，不利于合成反應(yīng)，所以應(yīng)冷凝回流，減少甲醇的揮發(fā)，提高產(chǎn)率，
故答案為：產(chǎn)率高或純度高；
（4）苯甲酸甲酯在氫氧化鈉溶液中加熱反應(yīng)為C₆H₅COOCH₃+NaOH$\stackrel{△}{→}$C₆H₅COONa+CH₃0H+H₂O，生成C₆H₅COONa和CH₃0H，加入鹽酸酸化苯甲酸鈉，過濾后洗滌干凈，制得苯甲酸，若洗滌未干凈，則晶體表面含有氯離子，方法為：取洗滌時(shí)最后濾出液，滴加少量硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生，
故答案為：取洗滌時(shí)最后濾出液，滴加少量硝酸銀溶液，無白色沉淀產(chǎn)生；
（5）苯甲酸甲酯的同分異構(gòu)體，含有醛基、苯環(huán)、不含有酚羥基，符合條件的結(jié)構(gòu)有：（鄰間對(duì)三種）、（鄰間對(duì)三種）、（鄰間對(duì)三種）、、，共12種，其中一種同分異構(gòu)體在苯環(huán)上有兩個(gè)相鄰側(cè)鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團(tuán)，該同分異構(gòu)體為為，與與足量NaOH溶液共熱的化學(xué)方程式為，


故答案為：12；．

點(diǎn)評(píng) 本題考查酯的性質(zhì)，明確物質(zhì)的制備原理為解答此類題的關(guān)鍵，題目難度中等，注意酯化反應(yīng)的原理是酸脫羥基醇脫氫，注意同分異構(gòu)體的書寫．