Question

实验室可利用环己醇的氧化反应制备环己酮，反应原理和实验装置(部分夹持装置略去)如下：

有关物质的物理性质见表。

物质	沸点(℃)	密度(g/cm^3，20℃)	溶解性
环己醇	161.1(97.8)*	0.96	能溶于水和醚
环己酮	155.6(95.0)*	0.95	微溶于水，能溶于醚
水	100.0	1.0

*括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点。

实验中通过装置B将酸性Na₂Cr₂O₇溶液加到盛有10mL环己醇的A中，在55～65℃进行反应。反应完成后，加入适量水，蒸馏，收集95～100℃的馏分，得到主要含环己酮粗品和水的混合物。

(1)仪器D的名称为_____。

(2)①滴加酸性Na₂Cr₂O₇溶液时反应的离子方程式为______________；(被还原为Cr³⁺)

②蒸馏不能分离环己酮和水的原因是_____。

(3)环己酮需要经过以下操作提纯：

a.往液体中加入NaCl固体至饱和，静置，分液

b.水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃，易燃烧)萃取，萃取液并入有机层

c.加入无水MgSO₄固体，除去有机物中少量的水

d.过滤

e.蒸馏、除去乙醚后，收集151～156℃馏分

①b中水层用乙醚萃取的目的是_____；

②上述操作a、d中使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还需要的玻璃仪器有____、___，操作a中，加入NaCl固体的作用是_____。

(4)恢复至室温时，分离得到纯产品体积为8mL，则环己酮的产率为____。(保留3位有效数字)

Answer

(直形)冷凝管 3++8H+=3+2Cr3++7H2O 环己酮和水形成具有固定组成的混合物将一起蒸出 使水层中少量的有机物进一步被提取，提高产品的产量 漏斗 分液漏斗 降低环己酮的溶解度，增加水层的密度，有利于分层 80.8%

【解析】

本实验的目的是制备环己酮，装置A中利用酸性Na2Cr2O7溶液将环己醇在55～65℃时氧化得到环己酮，反应完成后，加入适量水，蒸馏，收集95～100℃的馏分，得到主要含环己酮粗品和水的混合物；之后进行提纯，首先往液体中加入NaCl固体至饱和，从而降低环己酮的溶解度，并且增加水层的密度，静置后分液；分液后水层用乙醚萃取，进一步提取水层中环己酮并入有机层；之后用无水硫酸镁除去有机物中少量的水分，过滤后蒸馏分离乙醚，得到纯净的环己酮。

(1)装置D的名称是冷凝管，具有冷凝蒸汽作用；

(2)①酸性条件下，Cr2O氧化环己醇生成环己酮，Cr2O被还原生成Cr3+，根据得失电子守恒、元素守恒和电荷守恒可得反应的离子方程式为3+ Cr2O+8H+=3+2Cr3++7H2O；

②环己酮和水能形成具有固定组成的混合物，具有固定的沸点，蒸馏时能被一起蒸出，所以蒸馏难以分离环己酮和水的混合物；

(3)①环己酮在乙醚中的溶解度大于在水中的溶解度，且乙醚微溶于水，可用乙醚作萃取剂，将水中的剩余的环己酮进一步萃取到乙醚中，从而提高产品产量；

②分液需要的玻璃仪器为分液漏斗、烧杯，过滤需要的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒；操作a中，加入NaCl固体的作用是：NaCl能增加水层的密度，降低环己酮的溶解，且有利于分层；

(4)环己醇的质量为10mL×0.96g/mL=9.6g，理论上得到环己酮质量=×98g/mol=9.408g，实际上环己酮质量为8mL×0.95g/mL=7.6g，则环己酮产率=×100%=80.8%。