Question

17．某化學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行堿性水解的實驗．
I．制取苯甲酸甲酯：實驗裝置如下：

（1）寫出制取苯甲酸甲酯的化學方程式：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O．
（2）根據(jù)化學計量數(shù)之比，反應物甲醇應過量，其理由是該合成反應是可逆反應，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，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雜很多，寫出用此過程制備苯甲酸甲酯的優(yōu)點：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          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；
其中一種同分異構(gòu)體在苯環(huán)上有兩個相鄰側(cè)鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團；寫出該化合物與足量NaOH溶液共熱的化學方程式：．

Answer 1

分析 I．制取苯甲酸甲酯：（1）酯化反應的本質(zhì)為酸脫羥基，醇脫氫，苯甲酸、甲醇反應生成苯甲酸甲酯和水，且為可逆反應；
（2）從甲醇沸點較低、價格較低、反應物濃度對化學平衡的影響方面分析；
（3）根據(jù)教材中乙酸乙酯的制備圖、該實驗裝置圖對比，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，不含有酚羥基；
其中一種同分異構(gòu)體在苯環(huán)上有兩個相鄰側(cè)鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團，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)生酯化反應生成苯甲酸甲酯和水，該反應方程式為：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O，
故答案為：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O；
（2）可逆反應增加反應物的濃度可提高另一反應物的轉(zhuǎn)化率，由于該反應是可逆反應，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，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：該合成反應是可逆反應，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，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）苯甲酸的沸點是249℃，甲醇的沸點是64.3℃，苯甲酸甲酯的沸點是199.6℃，由裝置圖可知，該實驗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，而本題中反應物甲醇沸點低，苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸點遠高于甲醇，采用教材中乙酸乙酯的制備圖，甲醇必定會大量揮發(fā)，不利于合成反應，所以應冷凝回流，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：（鄰間對三種）、（鄰間對三種）、（鄰間對三種）、、，共12種，其中一種同分異構(gòu)體在苯環(huán)上有兩個相鄰側(cè)鏈且與苯甲酸甲酯具有相同官能團，該同分異構(gòu)體為為，與與足量NaOH溶液共熱的化學方程式為，


故答案為：12；．

點評 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，注意酯化反應的原理是酸脫羥基醇脫氫，注意同分異構(gòu)體的書寫．