Question

6．某化學(xué)興趣小組用甲、乙兩套裝置（如圖1所示）進(jìn)行甲酸（HCOOH）與甲醇（CH₃¹⁸OH）酯化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)．已知，甲醇有毒，沸點(diǎn)65℃，甲酸甲酯無毒，沸點(diǎn)32℃．回答以下問題：

（1）甲酸和（CH₃¹⁸OH）進(jìn)行酯化反應(yīng)的化學(xué)方程式是：HCOOH+CH₃¹⁸OH$?_{△}^{濃硫酸}$HCO¹⁸OCH₃+H₂O
（2）乙裝置中長玻璃導(dǎo)管c的作用是平衡氣壓，冷凝回流，冷凝水應(yīng)該從b進(jìn)入．（填“a”或“b”）
（3）甲、乙兩套裝置中效果比較好的裝置是乙，原因：乙的冷凝效果好，減少了甲醇等有毒物質(zhì)對(duì)大氣的污染．
（4）現(xiàn)擬分離含甲酸與甲醇和水的甲酸甲酯粗產(chǎn)品，圖2是分離操作步驟流程圖．在圖中圓括號(hào)表示加入適當(dāng)?shù)脑噭�，編�?hào)表示適當(dāng)?shù)姆蛛x方法．

 1）寫出加入的試劑：試劑（a）是飽和碳酸鈉溶液；試劑（b）是稀硫酸．
 2）寫出有關(guān)的操作分離方法：①是分液，②是蒸餾，③是蒸餾．
 3）在得到的A中加入無水碳酸鈉粉末，振蕩，目的是除去甲酸甲酯中混有的少量水．

Answer 1

分析 （1）在濃硫酸作催化劑、加熱條件下，甲酸和甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成甲酸甲酯；
（2）通過冷凝管出來的不僅有液體還有部分氣體，導(dǎo)致錐形瓶中氣壓增大，為防止安全事故的發(fā)生，要減小B中壓強(qiáng)；冷凝管中的水流方向與蒸氣方向相反；
（3）乙中有冷凝裝置，能更好的冷凝氣體，甲醇是有毒的易揮發(fā)的有機(jī)物，減少甲醇向空氣中散失；
（4）甲酸甲酯、甲酸、甲醇互溶，且甲酸甲酯在飽和碳酸鈉溶液中溶解度較小，甲酸和碳酸鈉反應(yīng)生成可溶性金屬鈉，甲醇能溶于飽和碳酸鈉溶液，所以a是飽和碳酸鈉溶液，然后采用分液方法分離，得到的A是甲酸甲酯；B中含有甲酸鈉、甲醇和飽和碳酸鈉，將B溶液蒸餾分離得到甲醇，E為甲醇；C中含有甲酸鈉、碳酸鈉，向溶液C中加入稀硫酸，甲酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和甲酸，則b為稀硫酸，得到的溶液D中含有硫酸鈉、稀硫酸和甲酸，然后采用蒸餾方法得到甲酸．

解答 解：（1）在濃硫酸作催化劑、加熱條件下，甲酸和甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成甲酸甲酯，反應(yīng)方程式為HCOOH+CH₃¹⁸OH$?_{△}^{濃硫酸}$HCO¹⁸OCH₃+H₂O，
故答案為：HCOOH+CH₃¹⁸OH$?_{△}^{濃硫酸}$HCO¹⁸OCH₃+H₂O；
（2）通過冷凝管出來的不僅有液體還有部分氣體，導(dǎo)致錐形瓶中氣壓增大，為防止安全事故的發(fā)生，要減小B中壓強(qiáng)，所以c的作用是平衡氣壓，冷凝回流；冷凝管中的水流方向與蒸氣方向相反，所以b為進(jìn)水口，
故答案為：平衡氣壓，冷凝回流；b；
（3）乙中有冷凝裝置，能更好的冷凝氣體，甲醇是有毒的易揮發(fā)的有機(jī)物，減少甲醇向空氣中散失，從而減少對(duì)大氣污染，所以效果比較好的是乙，
故答案為：乙；乙的冷凝效果好，減少了甲醇等有毒物質(zhì)對(duì)大氣的污染；
（4）甲酸甲酯、甲酸、甲醇互溶，且甲酸甲酯在飽和碳酸鈉溶液中溶解度較小，甲酸和碳酸鈉反應(yīng)生成可溶性金屬鈉，甲醇能溶于飽和碳酸鈉溶液，所以a是飽和碳酸鈉溶液，然后采用分液方法分離，得到的A是甲酸甲酯；B中含有甲酸鈉、甲醇和飽和碳酸鈉，將B溶液蒸餾分離得到甲醇，E為甲醇；C中含有甲酸鈉、碳酸鈉，向溶液C中加入稀硫酸，甲酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和甲酸，則b為稀硫酸，得到的溶液D中含有硫酸鈉、稀硫酸和甲酸，然后采用蒸餾方法得到甲酸，
1）通過以上分析知，（a）是飽和碳酸鈉溶液，（b）是稀硫酸，故答案為：飽和碳酸鈉溶液；稀硫酸；
2）通過以上分析知，①②③分別是分液、蒸餾、蒸餾操作，故答案為：分液；蒸餾；蒸餾；
3）無水碳酸鈉具有吸水性，能除去甲酸甲酯中混有的少量水，故答案為：除去甲酸甲酯中混有的少量水．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)原理及基本操作是解本題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，題目難度中等．