Question

有机物的反应往往伴随副反应发生，因此 需要分离提纯。有一种水果香精的合成步骤如下：

Ⅰ合成：

在干燥的圆底烧瓶中加入11.5 mL(9.3 g，0.125 mol)正丁醇、7.2 mL(7.5 g，0.125 mol)冰醋酸和3~4滴浓H₂SO₄，摇匀后，加几粒沸石，再按图1所示装置安装好。在分水器中预先加入5.00 mL水，其水面低于分水器回流支管下沿3~5 mm，然后用小火加热，反应大约40 min。

Ⅱ分离提纯：

① 将烧瓶中反应后的混合物冷却后与分水器中的酯层合并，转入分液漏斗，依次用10 mL水、10 mL 10% 碳酸钠溶液洗至中性，充分振荡后静置，分去水层。

② 将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁干燥。

③ 将乙酸正丁酯粗产品转入50 mL蒸馏烧瓶中，加几粒沸石进行常压蒸馏，收集产品。

主要试剂及产物的物理常数如下：

制备过程中还可能有的副反应：

2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O

（1）合成和分离过程中均使用沸石，其作用________________________ 。

（2）如图1整个装置可看作由分水器、圆底烧瓶和冷凝管组成，其中冷水应从______(填a或b)管口通入。

（3）在操作步骤②后(即酯层用无水硫酸镁干燥后)，应先_______(填实验操作名称)，然后将乙酸正丁酯粗产品转入蒸馏烧瓶中，如果蒸馏装置如图2所示，则收集到的产品中可能混有___________杂质。

（4）步骤③的常压蒸馏，需控制一定的温度，你认为在______中加热比较合适(请从下列选项中选择)。

A．水                  B．甘油(沸点290℃)    

     C．沙子                D．石蜡油(沸点200~300℃)

（5）如何根据装置中的实验现象判断该合成反应达到了终点_______________ 。

（6）反应结束后，若放出的水为6.98 mL(水的密度为1g/mL)，则正丁醇的利用率约为__________。

Answer

（1）是防止液体加热时发生暴沸；

（2）b；

（3）过滤；正丁醚；

（4）BD；

（5）分水器中水面不再升高；

（6）88%。

【解析】

试题分析：（1）合成和分离过程中均使用沸石，其作用是防止液体加热时发生暴沸，即防止液体加热时发生暴沸；（2）冷凝管采取逆流原理通入冷凝水，其中冷水应从b管口通入，从a管中流出，有利于冷却，

故答案为：b；（3）酯层用无水硫酸镁干燥后，应过滤除去干燥剂；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸钠溶液洗时，已经被除去，正丁醚与乙酸丁酯互溶，水洗和10%碳酸钠溶液洗时不能除去，所以蒸馏时会有少量挥发进入乙酸丁酯，则乙酸正丁酯的杂质为正丁醚，（4）乙酸正丁酯的沸点是126.1℃，选择沸点稍高的液体加热，所以可以在甘油和石蜡油中加热，水的沸点为100℃，加热温度太低，用砂子加热温度太高不易控制；（5）合成反应中生成水，分离回流到分水器中，分水器中水面不再升高说明反应结束；（6）反应结束后，若放出的水为6.98mL（水的密度为1g•mL-1），则反应生成的水为6.98mL-5.00mL=1.98mL，即1.98g，设参加反应的正丁醇为x，

CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O

74 18

x 1.98g

则x=(74×1.98g)÷18g=8.14g，所以正丁醇的利用率为(8.14g÷9.3g)×100%=88%。

考点：考查有机物制备过程中实验操作、实验原理、物质的性质的应用、分离提纯、有关方程式的计算等知识。