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【题目】肉桂酸是香料、化妆品、医药、塑料和感光树脂等的重要原料。实验室可用苯甲醛和乙酸酐、醋酸钠等原料经下列反应制取肉桂酸,其中苯甲醛为无色油状液体。已知:

+CH3COOH

苯甲醛

乙酸酐

肉桂酸

乙酸

溶解度(25℃,g/100g水)

0.3

遇水易水解成乙酸

0.04

互溶

沸点(℃)

179.6

138.6

300

118

相对分子质量

106

102

148

60

填空:

Ⅰ.合成:反应装置如图所示。向三颈烧瓶中先后加入研细的无水醋酸钠、3.6 g苯甲醛和4.2 g乙酸酐,振荡使之混合均匀。在150~170℃加热1小时,保持微沸状态。

(1)仪器A的名称为________,其作用是__________。

(2)该装置加热要控制反应呈微沸状态,如果剧烈沸腾,会导致肉桂酸产率降低,可能的原因是(从平衡移动角度解释)_________。

(3)不能把无水CH3COONa换成CH3COONa·3H2O的原因是_________。

Ⅱ.粗品精制:将上述反应后得到的混合物趁热倒入圆底烧瓶中,进行下列操作:在搅拌下,向反应液中加入20 mL水

A.再慢慢加入碳酸钠溶液

B.然后进行水蒸气蒸馏(已知水蒸气蒸馏是分离提纯有机化合物的重要方法之一,可使待提纯的有机物在低于100℃的情况下随水蒸气一起被蒸馏出来,从而达到分离提纯的目的)

C.待烧瓶内溶液冷却至室温,在搅拌下用加入盐酸酸化,析出大量晶体,过滤,洗涤,干燥。

(4)饱和Na2CO3溶液的作用有_______。水蒸气蒸馏除去的杂质是______。

(5)若得到的肉桂酸晶体产品不纯,应采用____方法可得到纯度更高的产品。

(6)若最后得到纯净的肉桂酸4.3 g,则该反应中的产率是____(保留小数点后一位)。

【答案】球形冷凝管 使反应物冷凝回流 乙酸酐蒸出,反应物减少,平衡左移 CH3COONa·3H2O受热生成水会使乙酸酐水解 将肉桂酸转化为肉桂酸钠,溶解于水,中和乙酸 苯甲醛 重结晶 85.7%

【解析】

(1)根据仪器A的构造确定其名称,根据物质性质判断仪器作用;

(2)该反应在150~170℃的条件下进行,根据表中各物质的沸点可知,反应物在这个条件下易挥发分析;

(3)乙酸酐遇水易水解,所以反应中不能有水;

(4)根据肉桂酸难溶于水,肉桂酸钠易溶于水;水蒸气蒸馏装置蒸馏除去未反应的苯甲醛;根据苯甲醛是油状物判断;

(5)根据固体混合物中目标组分溶解度随温度变化,从而用重结晶分离提纯;

(6)先计算3.6 g苯甲醛、4.2 g乙酸酐的物质的量,然后判断哪种物质过量,以不足量的物质为标准计算肉桂酸的物质的量,再根据产率=×100%计算。

(1)由示意图可知仪器A的名称为球形冷凝管;其作用是使挥发的未反应的反应物再流回到三颈烧瓶中,即冷凝管的作用是使反应物冷凝回流;

(2)该反应在150~170℃的条件下进行,根据表中各物质的沸点可知,反应物在这个条件下易挥发,如果剧烈沸腾,乙酸酐蒸出,反应物减少,平衡逆向移动,导致肉桂酸产率降低;

(3)苯甲醛与乙酸酐反应制取肉桂酸,若使用醋酸钠晶体,乙酸酐遇热水易水解,所以反应中不能有水,不能用醋酸钠晶体(CH3COONa3H2O)代替无水CH3COONa;

(4)肉桂酸难溶于水,肉桂酸钠易溶于水,可根据羧酸的酸性比碳酸酸性强,加入饱和Na2CO3溶液发生反应将肉桂酸转化为肉桂酸钠,溶解于水,便于物质提纯;同时由于乙酸的酸性比碳酸强,可以除去反应产生的乙酸,便于得到纯净的肉桂酸;水蒸气蒸馏装置蒸馏除去未反应的苯甲醛,由于苯甲醛是油状物,故水蒸气蒸馏时,当馏出液澄清透明时,可判断蒸馏结束;

(5)若得到的肉桂酸晶体产品不纯,可根据其溶解度随温度的升高而增大,所温度的降低而减小,采用重结晶法分离提纯;

(6)3.6 g苯甲醛的物质的量是n(苯甲醛)==0.0339 mol,4.2 g乙酸酐的物质的量为n(乙酸酐)==0.0412 mol,二者反应时物质的量的比是1:1,n(乙酸酐)>n(苯甲醛),所以乙酸酐过量,要以不足量的苯甲醛为标准计算,肉桂酸的物质的量n(肉桂酸)= n(苯甲醛)=0.0339 mol,实际产生肉桂酸的物质的量是n==0.029 mol,所以产率=×100%=85.7%。

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A.A的转化率为:甲<丙<乙<丁

B.A的转化率为:甲<乙<丙<丁

C.B的转化率为:甲>丙>乙>丁

D.B的转化率为:丁>乙>丙>甲

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c.一定向正反应方向移动

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