Question

4．【實驗化學】
水楊酸甲酯最早是在1843年從冬青植物中提取出來，故俗稱冬青油．現(xiàn)被廣泛用于精細品化工中作溶劑，防腐劑，固定液；也用作飲料、食品、牙膏、化妝品等的香料；以及用于生產(chǎn)止痛藥、殺蟲劑、擦光劑、油墨及纖維助染劑等．
在實驗室中合成冬青油的實驗裝置如圖所示．
原理：
實驗步驟如下：
①在100mL圓底燒瓶中放入6.9g水楊酸和30mL甲醇，再小心地加入6mL濃硫酸，混勻．
②加入1～2粒沸石，裝上回流冷凝管在石棉網(wǎng)上保持85～95℃，加熱回流1.5～2h．
③反應(yīng)完畢，將燒瓶冷卻，改回流裝置為蒸餾裝置，回收溶劑和多余的甲醇．
④待裝置冷卻后，向燒瓶中加入25mL正己烷，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗分離．
⑤取得有機層后，再倒入分液漏斗中，依次用50mL 5% NaHCO₃洗1次（溶液呈弱堿性），30mL水洗1次（產(chǎn)物皆在下層），有機層得到粗酯．
⑥然后將粗酯進行蒸餾，收集221℃～224℃的餾分．
（1）步驟⑤中，最后用水洗滌的作用是主要是除去苯甲酸鈉和碳酸氫鈉等雜質(zhì)．將分液漏斗中兩層液體分離開的實驗操作方法是：先把下層液體從下端放出后把上層液體從上口倒出．
（2）步驟②中沸石的作用是防止暴沸．
（3）步驟⑤中加入NaHCO₃的目的是除去雜質(zhì)水楊酸，將冬青油中的甲醇溶解，便于液體分層，混合后發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為．
（4）步驟⑥中粗酯的主要成分有正己烷、甲醇．

Answer 1

分析 在濃硫酸作用下水楊酸和甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成水楊酸甲酯，發(fā)生酯化反應(yīng)時生成水，加熱時加入沸石能防止溶液暴沸，從而減小安全事故的發(fā)生；反應(yīng)后的溶液要經(jīng)過多次洗滌，在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是除去大部分催化劑硫酸，5%NaHCO₃溶液既可以除去未洗凈的硫酸，也可以降低酯的溶解度，但第二步洗滌后生成的酯中混有NaHCO₃，所以第二次水洗，主要目的是除去產(chǎn)品中殘留的碳酸氫鈉；步驟⑥中粗酯的主要成分有正己烷、甲醇；互溶的液體應(yīng)該采用蒸餾方法分離，所以將粗酯進行蒸餾，收集221℃～224℃的餾分，得水楊酸甲酯．
（1）水洗的目的是洗去除去苯甲酸鈉和碳酸氫鈉等雜質(zhì)；分液操作是遵循“先下后上”操作進行分離；
（2）沸石有防暴沸的作用；
（3）水楊酸甲酯中的雜質(zhì)是酸性物質(zhì)水楊酸；步驟⑤中加入NaHCO₃的目的是除去雜質(zhì)酸性物質(zhì)水楊酸，將冬青油中的甲醇溶解，便于液體分層；
（4）④加入有機物正己烷進行萃取，反應(yīng)酯化反應(yīng)，有甲醇屬于，所以步驟⑥中粗酯的主要成分有正己烷、甲醇．

解答 解：（1）反應(yīng)后的溶液要經(jīng)過多次洗滌，在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是除去大部分催化劑硫酸，5%NaHCO₃溶液既可以除去未洗凈的硫酸，也可以降低酯的溶解度，但第二步洗滌后生成的酯中混有NaHCO₃，所以第二次水洗，主要目的是除去產(chǎn)品中殘留的苯甲酸鈉和碳酸氫鈉等雜質(zhì)，分液操作應(yīng)先把下層液體從下端放出，為防止污染上層液體，所以把上層液體從上口倒出，
故答案為：主要是除去苯甲酸鈉和碳酸氫鈉等雜質(zhì)；把下層液體從下端放出；把上層液體從上口倒出；
（2）沸石具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，有防暴沸作用，防止安全事故的發(fā)生，
故答案為：防止暴沸；
（3）步驟⑤中加入NaHCO₃的目的是：除去的雜質(zhì)是酸性物質(zhì)水楊酸，將冬青油中的甲醇溶解，便于液體分層，水楊酸和碳酸氫鈉反應(yīng)生成鄰羥基苯甲酸鈉和二氧化碳，水，反應(yīng)方程式為，
故答案為：除去雜質(zhì)水楊酸，將冬青油中的甲醇溶解，便于液體分層；；
（4）④待裝置冷卻后，向燒瓶中加入25mL正己烷，進行分液，所以步驟⑥中粗酯的主要成分有正己烷，水楊酸制備冬青油，發(fā)生水楊酸中-COOH與甲醇中的-OH發(fā)生酯化反應(yīng)，加入NaHCO₃除去雜質(zhì)水楊酸，所以粗酯中含有甲醇，
故答案為：正己烷、甲醇．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗的過程分析判斷、有機物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，把握官能團及其性質(zhì)關(guān)系以及物質(zhì)的分離條件的分析判斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等．