Question

17．某化学小组以苯甲酸为原料制取苯甲酸甲酯，并用制得的苯甲酸甲酯进行碱性水解的实验．
I．制取苯甲酸甲酯：实验装置如下：

（1）写出制取苯甲酸甲酯的化学方程式：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O．
（2）根据化学计量数之比，反应物甲醇应过量，其理由是该合成反应是可逆反应，甲醇比苯甲酸价廉，且甲醇沸点低，易损失，增加甲醇投料量，提高产率或苯甲酸的转化率．
（3）此制取过程比教材中乙酸乙酯的制备复杂很多，写出用此过程制备苯甲酸甲酯的优点：产率高或纯度高．
Ⅱ．苯甲酸甲酯碱性水解

（4）证明产物过滤后洗涤干净的方法取洗涤时最后滤出液，滴加少量硝酸银溶液，无白色沉淀产生．
Ⅲ．苯甲酸甲酯有多种同分异构体
（5）苯甲酸甲酯的同分异构体，符合下列条件的结构共有12种．
①可以发生银镜反应          ②属于芳香族化合物
③不具备其它环状结构        ④不能与FeCl₃发生显色反应；
其中一种同分异构体在苯环上有两个相邻侧链且与苯甲酸甲酯具有相同官能团；写出该化合物与足量NaOH溶液共热的化学方程式：．

Answer 1

分析 I．制取苯甲酸甲酯：（1）酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，苯甲酸、甲醇反应生成苯甲酸甲酯和水，且为可逆反应；
（2）从甲醇沸点较低、价格较低、反应物浓度对化学平衡的影响方面分析；
（3）根据教材中乙酸乙酯的制备图、该实验装置图对比，甲醇易挥发，该装置的圆底烧瓶上有冷凝管；
Ⅱ．苯甲酸甲酯碱性水解
（4）苯甲酸甲酯在氢氧化钠溶液中加热生成C₆H₅COONa和CH₃0H，加入盐酸酸化苯甲酸钠，过滤后洗涤干净，制得苯甲酸，若洗涤未干净，则晶体表面含有氯离子；
Ⅲ．苯甲酸甲酯有多种同分异构体
（5）①可以发生银镜反应含有醛基； ②属于芳香族化合物，含有苯环；
③不具备其它环状结构，④不能与FeCl₃发生显色反应，不含有酚羟基；
其中一种同分异构体在苯环上有两个相邻侧链且与苯甲酸甲酯具有相同官能团，该同分异构体中含-OOCH，与足量NaOH溶液共热生成酚钠和羧酸钠和水．

解答 解：I．制取苯甲酸甲酯：（1）酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，苯甲酸、甲醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成苯甲酸甲酯和水，该反应方程式为：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O，
故答案为：C₆H₅COOH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂O；
（2）可逆反应增加反应物的浓度可提高另一反应物的转化率，由于该反应是可逆反应，甲醇比苯甲酸价廉，且甲醇沸点低，易损失，增加甲醇的量，可提高苯甲酸甲酯的转化率，
故答案为：该合成反应是可逆反应，甲醇比苯甲酸价廉，且甲醇沸点低，易损失，增加甲醇投料量，提高产率或苯甲酸的转化率；
（3）苯甲酸的沸点是249℃，甲醇的沸点是64.3℃，苯甲酸甲酯的沸点是199.6℃，由装置图可知，该实验装置图中圆底烧瓶上有冷凝管，充分起到回流作用，教材中乙酸乙酯的制备图则没有，而本题中反应物甲醇沸点低，苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸点远高于甲醇，采用教材中乙酸乙酯的制备图，甲醇必定会大量挥发，不利于合成反应，所以应冷凝回流，减少甲醇的挥发，提高产率，
故答案为：产率高或纯度高；
（4）苯甲酸甲酯在氢氧化钠溶液中加热反应为C₆H₅COOCH₃+NaOH$\stackrel{△}{→}$C₆H₅COONa+CH₃0H+H₂O，生成C₆H₅COONa和CH₃0H，加入盐酸酸化苯甲酸钠，过滤后洗涤干净，制得苯甲酸，若洗涤未干净，则晶体表面含有氯离子，方法为：取洗涤时最后滤出液，滴加少量硝酸银溶液，无白色沉淀产生，
故答案为：取洗涤时最后滤出液，滴加少量硝酸银溶液，无白色沉淀产生；
（5）苯甲酸甲酯的同分异构体，含有醛基、苯环、不含有酚羟基，符合条件的结构有：（邻间对三种）、（邻间对三种）、（邻间对三种）、、，共12种，其中一种同分异构体在苯环上有两个相邻侧链且与苯甲酸甲酯具有相同官能团，该同分异构体为为，与与足量NaOH溶液共热的化学方程式为，


故答案为：12；．

点评 本题考查酯的性质，明确物质的制备原理为解答此类题的关键，题目难度中等，注意酯化反应的原理是酸脱羟基醇脱氢，注意同分异构体的书写．