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11.5mL(9.3g，0.125mL)正丁醇、7.2mL(7.5g，0.125mol)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5.00mL水，其水面低于分水去回流支管下沿3~5mm，然后用小火加热，反应大约40min。

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10mL水、10mL10%碳酸钠溶液洗至无酸性(pH=7)，充分震荡后静置，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50mL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：

化合物	正丁醇	冰醋酸	乙酸正丁酯	正丁醚
密度/(g/mL)	0.810	1.049	0.882	0.7689
沸点/℃	117.8	118.1	126.1	143
在水中的溶解性	易溶	易溶	难溶	难溶

制备过程中还可能与的副反应有2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O

根据以上信息回答下列问题：

（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6.98mL(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（1分）；（2）b(1分)；

（3）过滤（1分）；正丁醚（1分）；

（4）bd(2分)；（5）分水器中水面不再升高(2分)；

（6）88%（2分）。

【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；（2）为了增强冷凝效果，冷水应从下口进，上口出，所以冷水从b管口通入；（3）②将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁干燥，除去1其中的水份，然后过滤，除去固体，由于反应产生的乙酸正丁酯的沸点是126.1℃，与反应物正丁醚的沸点143℃比较接近，所以收集到的产品中可能混有的杂质是正丁醚；（4）乙酸正丁酯的沸点为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；故选项是bd；(5)如果反应达到终点，则不再反应产生酯和水，分水器中水面不再升高；（6）反应结束后，若放出的水为6.98mL，水的密度为1g/mL，反应产生的水的物质的量是m(H2O)= (6.98-5.00)g=1.98g，根据醇与酸发生反应产生酯和水，可知，每有1mol正丁醇反应，会产生1mol水，即反应产生18g水，反应消耗74g正丁醇，则反应产生1.98g水，反应消耗正丁醇的质量是m=(1.98g÷18)×74=8.14g，所以正丁醇的利用率约为(8.14g÷9.3g)×100％=88%。

考点：考查物质的制备实验方案设计、物质含量的测定的知识。