Question

【題目】丙烯酸甲酯是一種重要的化工原料，實(shí)驗(yàn)室制備丙烯酸甲酯的反應(yīng)、裝置示意圖和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	沸點(diǎn)（℃）	溶解性	毒性
丙烯酸	142	與水互溶，易溶于有機(jī)溶劑	有毒
甲醇	65	與水互溶，易溶于有機(jī)溶劑	有毒
丙烯酸甲酯	80.5	難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑	無毒

實(shí)驗(yàn)步驟：

①向三頸瓶中加入10.0g丙烯酸、6.0g甲醇、數(shù)滴濃硫酸和幾粒沸石，緩慢加熱。

②反應(yīng)30min后，停止加熱，反應(yīng)液冷卻后，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌。

③取上層油狀液體，用少量無水MgSO4干燥后蒸餾，收集70~90℃餾分。

回答下列問題：

（1）反應(yīng)過程采用水浴加熱，原因是___。

（2）圖甲中油水分離器的作用是___。

（3）判斷酯化反應(yīng)達(dá)到平衡的現(xiàn)象為__。

（4）第一次水洗的主要目的是___。

（5）在洗滌、分液步驟中用到的主要玻璃儀器有燒杯、___。

（6）圖乙所示裝置中冷卻水的進(jìn)口為___(填字母)。

為分析產(chǎn)率，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：將收集到的餾分平均分成五份，取出一份置于錐形瓶中，加入2.5mol/LKOH溶液10.00mL，加熱使之完全水解；用酚酞作指示劑，向冷卻后的溶液中滴加0.5mol/LHCl溶液，中和過量的KOH，共消耗鹽酸20.00mL。

（7）本次制備實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為___。

Answer 1

【答案】便于控制溫度，受熱均勻 除去反應(yīng)中生成的水，使化學(xué)平衡向右移動(dòng)，增大轉(zhuǎn)化率 油水分離器中水面保持穩(wěn)定 除硫酸 分液漏斗 g 54%

【解析】

由題可知，由丙烯酸和甲醇制備丙烯酸甲酯的反應(yīng)是可逆反應(yīng)；利用圖甲所示的裝置制備丙烯酸甲酯，為了使加熱更均勻，溫度易于控制，可以選擇水浴的方式進(jìn)行加熱；由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，為了獲得更高的產(chǎn)率，可以利用油水分離器，將反應(yīng)過程中生成的水從體系內(nèi)移除以使反應(yīng)正向進(jìn)行更有利；制備反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物混合物中含有硫酸，未反應(yīng)完全的丙烯酸和甲醇等雜質(zhì)，在對產(chǎn)物進(jìn)行提純時(shí)，要考慮雜質(zhì)與產(chǎn)物的溶解性差異，依次用少量水，飽和碳酸氫鈉以及水洗滌后，再進(jìn)行蒸餾即可獲得純度較高的產(chǎn)物。

(1)水浴加熱相比于直接加熱具有受熱均勻和溫度易于控制的優(yōu)點(diǎn)；

(2)制備丙烯酸甲酯的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，利用油水分離器將反應(yīng)過程中生成的水從體系中移除，可以使反應(yīng)正向進(jìn)行更容易，以獲得更高的產(chǎn)率；

(3)當(dāng)丙烯酸甲酯的制備反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，水生成的速率和消耗的速率相同，那么油水分離器中的液面會(huì)保持穩(wěn)定；

(4)對反應(yīng)后的混合物分離時(shí)，首先用少量水洗滌，主要是去除混合物中的硫酸；再用飽和碳酸氫鈉溶液洗滌可以去除甲醇以及丙烯酸，同時(shí)降低丙烯酸甲酯的溶解；

(5)洗滌和分液時(shí)用到的主要的玻璃儀器有燒杯和分液漏斗；

(6)蒸餾操作，為達(dá)到較好的冷凝效果，直形冷凝管下端進(jìn)水上端出水，因此g為冷卻水進(jìn)口；

(7)甲醇的質(zhì)量為6.0g，摩爾質(zhì)量為32g/mol；丙烯酸質(zhì)量為10.0g，摩爾質(zhì)量為72g/mol；二者按照1:1反應(yīng)，因此甲醇相對過量；理想情況下，丙烯酸可以全部轉(zhuǎn)化為丙烯酸甲酯；根據(jù)滴定實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，獲得的丙烯酸甲酯的物質(zhì)的量為，那么產(chǎn)率為：。