Question

6．3-丁酮酸乙酯在有機合成中用途極廣，廣泛用于藥物合成，還用作食品的著香劑．其相對分子質量為130，常溫下為無色液體，沸點181℃，受熱溫度超過95℃攝氏度時就會分解；易溶于水，與乙醇、乙酸乙酯等有機試劑以任意比混溶；實驗室可用以乙酸乙酯和金屬鈉為原料制備．乙酸乙酯相對分子質量為88，常溫下為無色易揮發(fā)液體，微溶于水，沸點77℃．
反應原理：2CH₃COOC₂H₅+C₂H₅ONa→+2C₂H₅OH
+CH₃COOH→+CH₃COONa

【實驗步驟】
（1）加熱反應：向反應裝置中加入32mL（28.5g，0.32mol）乙酸乙酯、少量無水乙醇、1，.6g（0.07mol）切細的金屬鈉，微熱回流1.5～3小時，直至金屬鈉消失．
（2）產(chǎn)物后處理：冷卻至室溫，卸下冷凝管，將燒瓶浸在冷水浴中，在搖動下緩慢的加入32mL 30%醋酸水溶液，使反應液分層．用分液漏斗分離出酯層．酯層用5%碳酸鈉溶液洗滌，有機層放入干燥的錐形瓶中，加入無水碳酸鉀至液體澄清．
（3）蒸出未反應的乙酸乙酯：將反應液在常壓下蒸餾至100℃．然后改用減壓蒸餾，得到產(chǎn)品2.0g．
回答下列問題：
①從反應原理看，無水乙醇的作用是催化劑．
②反應裝置中加干燥管是為了防濕氣進入反應體系中以保證反應體系干燥．兩個裝置中冷凝管的作用不相同（填“相同”或“不相同”），冷卻水進水口分別為b和d（填圖中的字母）．
③產(chǎn)物后處理中，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物，稀醋酸不能加多了，原因是酸多了會增加產(chǎn)物在水中的溶解度．用分液漏斗分離出酯層的操作叫分液．碳酸鈉溶液洗滌的目的是中和醋酸．加碳酸鉀的目的是干燥．
④采用減壓蒸餾的原因是3-丁酮酸乙酯沸點高，在沸點溫度下還易分解．
⑤本實驗所得到的3-丁酮酸乙酯產(chǎn)率是B（填正確答案標號）．
A．10%           B．22%           C．19%           D．40%

Answer 1

分析 ①催化劑參加反應，但反應前后質量和化學性質不變，根據(jù)反應原理，無水乙醇參與反應，但反應前后都有，為催化劑；
②空氣中含有水蒸氣，因此裝置中加干燥管是為了防濕氣進入反應體系中以保證反應體系干燥；
反應裝置中冷凝管的作用是冷凝回流，挺高原料的利用率，減壓裝置中冷凝管的作用是冷卻蒸發(fā)出的蒸汽便于得到產(chǎn)品；
為充分冷凝，使冷水充滿冷凝器，因此冷卻水采取逆流原理；
③由于產(chǎn)物中含有鈉鹽，因此產(chǎn)物處理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物；分離互不相溶液體操作為分液；
酯類在碳酸鈉溶液中的溶解度小，滴加碳酸鈉溶液可以除去混有的乙酸；碳酸鉀吸水，因此加碳酸鉀的目的是干燥產(chǎn)品；
④3-丁酮酸乙酯沸點高，而受熱溫度超過95℃攝氏度時就會分解，所以需要減壓蒸餾；
⑤根據(jù)反應物的用量可知鈉不足，因此理論上生成產(chǎn)品的物質的量是0.07mol，根據(jù)m=nM計算理論上3-丁酮酸乙酯質量，進而計算其產(chǎn)率．

解答 解：①在反應原理中可以得到乙醇鈉發(fā)生了反應生成了乙醇，在反應裝置中加入的是乙醇，乙醇可以與金屬鈉反應生成乙醇鈉，當乙醇鈉反應后又生成了乙醇，故乙醇的作用是催化劑，
故答案為：催化劑；
②空氣中含有水蒸氣，因此裝置中加干燥管是為了防止空氣中的水蒸汽進入反應體系中以保證反應體系干燥；反應裝置中冷凝管的作用是冷凝回流，提高原料的利用率，減壓裝置中冷凝管的作用是冷卻蒸發(fā)出的蒸汽便于得到產(chǎn)品，為充分冷凝，故兩個冷凝管的作用不同；左側裝置中冷凝水從b口進入，右側冷凝管中的冷凝水應從d口進入，
故答案為：防濕氣進入反應體系中以保證反應體系干燥；不相同；b、d；
③在第一步驟中生成的是產(chǎn)物的鈉鹽，加入稀醋酸使其變成產(chǎn)物；因產(chǎn)物易溶于水，當在其中加入的酸過多后會增加產(chǎn)物在水中的溶解度，醋酸不能滴加的過多；用分液漏斗分離出酯層的操作叫分液；碳酸鈉溶液可以與加入的過量的醋酸反應，故洗滌的目的是中和醋酸；碳酸鉀可以做干燥劑，對產(chǎn)物進行干燥，
故答案為：中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物；酸多了會增加產(chǎn)物在水中的溶解度；分液；中和醋酸；干燥；
④因3-丁酮酸乙酯沸點181℃，在溫度超過95℃攝氏度時就會分解，所以在進行蒸餾時的溫度不能過高，需要減壓蒸餾，
故答案為：3-丁酮酸乙酯沸點高，在沸點溫度下還易分解；
⑤反應物中有0.32mol乙酸乙酯、0.07mol金屬鈉，乙酸乙酯過量，鈉不足，因此理論上生成產(chǎn)品的物質的量是0.07mol，質量為0.07mol×130g/mol=9.1g，產(chǎn)率=$\frac{2.0g}{9.1g}$×100%=22%，
故選B．

點評 本題考查了物質制備方案的設計、對裝置與操作的分析評價、物質的分離提純、產(chǎn)率的計算，試題充分考查了學生的分析能力、理解能力及化學實驗能力，題目難度中等．