Question

某化学小组以苯甲酸为原料，制取苯甲酸甲酯，已知有关物质的沸点如下表：

物质	甲醇	苯甲酸	苯甲酸甲酯
沸点/℃	64.7	249	199.6
密度/g.cm^-3	0.792	1.2659	1.0888

Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品

在圆底烧瓶中加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇(密度约为0.79 g·cm^－3)，再小心加入3 mL浓硫酸，混匀后，投入几块碎瓷片，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品。

（1）浓硫酸的作用是______________；若反应产物水分子中有同位素¹⁸O，写出能表示反应前后¹⁸O位置的化学方程式：_________________________________________。

（2）甲和乙两位同学分别设计了如图所示的两套实验室合成苯甲酸甲酯的装置(夹持仪器和加热仪器均已略去)。根据有机物的沸点，最好采用__________装置(填“甲”或“乙”)

（3）反应物CH₃OH应过量，理由是__________________________。

Ⅱ.粗产品的精制

（4）苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等，现拟用下列流程图进行精制，请在流程图中方括号内填入操作方法的名称。

（5）通过计算，苯甲酸甲酯的产率为__________。

Answer

（1）催化剂、吸水剂 +CH3OH

（2）甲 （3）反应物CH3OH过量，使平衡向右移动，有利于提高苯甲酸的转化率

（4）分液；蒸馏 （5） 65.0%

【解析】

试题分析：（1）酯化反应中，浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；酯化反应机理是酸脱羟基醇脱氢，所以化学方程式为：+CH3OH。

（2）由两装置图可知，甲图有冷凝管，充分起到回流作用，乙图则没有，而本题中反应物甲醇沸点低，苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸点远高于甲醇，若采用乙图，甲醇必定会大量挥发，不利于合成反应，所以根据有机物的沸点，最好采用甲装置。

（3）可逆反应，进行不彻底，增大一种反应物（甲醇）浓度，使平衡右移，有利于提高另一种反应物（苯甲酸）的转化率，所以反应物CH3OH过量的理由是反应物CH3OH过量，使平衡向右移动，有利于提高苯甲酸的转化率。

（4）经过a步后得到水层和油层，所以a是分液；有机层又分离出不同的有机物，所以b是分馏；
（5）由所给数据可知甲醇过量，按苯甲酸的量计算，12.2g的苯甲酸的物质的量是0.1mol,理论上应得苯甲酸甲酯的质量是13.6g，实际得8.84g，所以苯甲酸甲酯的产率为8.84g/13.6g×100%=65.0%。

考点：考查有机物的制备，物质的分离与提纯等知识。