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冬青油又叫水杨酸甲酯,是一种重要的有机合成原料.某化学小组用水杨酸()和甲醇在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯并计算其产率.实验步骤:Ⅰ.如图,在三颈烧瓶中加入13.8g(0.1m
题目详情
冬青油又叫水杨酸甲酯,是一种重要的有机合成原料.某化学小组用水杨酸(
)和甲醇在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯并计算其产率.
实验步骤:
Ⅰ.如图,在三颈烧瓶中加入13.8g (0.1mol)水杨酸和24g(30mL,0.75mol)甲醇,向混合物中加入约10mL甲苯(甲苯与水形成的共沸物,沸点为85℃,该实验中加入甲苯,易将水蒸出),再小心地加入5mL浓硫酸,摇动混匀,加入1~2粒沸石,组装好实验装置,在85~95℃下恒温加热反应1.5小时:
Ⅱ.待装置冷却后,分离出甲醇,然后转移至分液漏斗,依次用少量水、5%NaHCO3溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,过滤得到粗酯;
Ⅲ.将粗酯进行蒸馏,收集221℃~224℃的馏分,得水杨酸甲酯9.12g.
常用物理常数:
请根据以上信息回答下列问题:

(1)仪器A的名称是___,加入沸石的作用是___.若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是___.
(2)制备水杨酸甲酯时,最合适的加热方法是___.
(3)实验中加入甲苯对合成水杨酸甲酯的作用是___.
(4)反应结束后,分离出甲醇采用的方法是___.
(5)实验中加入无水硫酸镁的作用是___.本实验的产率为___(保留两位有效数字).

实验步骤:
Ⅰ.如图,在三颈烧瓶中加入13.8g (0.1mol)水杨酸和24g(30mL,0.75mol)甲醇,向混合物中加入约10mL甲苯(甲苯与水形成的共沸物,沸点为85℃,该实验中加入甲苯,易将水蒸出),再小心地加入5mL浓硫酸,摇动混匀,加入1~2粒沸石,组装好实验装置,在85~95℃下恒温加热反应1.5小时:
Ⅱ.待装置冷却后,分离出甲醇,然后转移至分液漏斗,依次用少量水、5%NaHCO3溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,过滤得到粗酯;
Ⅲ.将粗酯进行蒸馏,收集221℃~224℃的馏分,得水杨酸甲酯9.12g.
常用物理常数:
名称 | 分子量 | 颜色状态 | 相对密度 | 熔点(℃) | 沸点(℃) |
水杨酸甲酯 | 152 | 无色液体 | 1.18 | -8.6 | 224 |
水杨酸 | 138 | 白色晶体 | 1.44 | 158 | 210 |
甲醇 | 32 | 无色液体 | 0.792 | -97 | 64.7 |

(1)仪器A的名称是___,加入沸石的作用是___.若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是___.
(2)制备水杨酸甲酯时,最合适的加热方法是___.
(3)实验中加入甲苯对合成水杨酸甲酯的作用是___.
(4)反应结束后,分离出甲醇采用的方法是___.
(5)实验中加入无水硫酸镁的作用是___.本实验的产率为___(保留两位有效数字).
▼优质解答
答案和解析
(1)由装置中仪器A的构造可知,仪器A的名称是球形冷凝管,使挥发出来的气体冷凝回流;给液体加热加入沸石可以防止瀑沸,若加热后发现未加沸石,应冷却后补加,
故答案为:球形冷凝管;防止暴沸;停止加热,待冷却后加入;
(2)控制温度在85~95℃下恒温下加热反应,温度低于100℃,应采取水浴加热;
故答案为:水浴加热;
(3)该实验中加入甲苯,易将水蒸出,反应产生的水从反应体系中分离开来,使得平衡向右移动,水在低温下挥发,同时减少了甲醇的消耗,从而提高反应的产率;
故答案为:加入甲苯易将水蒸出,使平衡向右移动,从而提高反应的产率;
(4)甲醇和水杨酸甲酯是互溶的液体,可用蒸馏来分离;甲醇易溶于水,水杨酸甲酯不溶于水,可以水洗来分离,
故答案为:蒸馏(或水洗分液);
(4)反应后的溶液要经过多次洗涤,在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是除去大部分催化剂硫酸,5%NaHCO3溶液既可以除去未洗净的硫酸,也可以降低酯的溶解度,但第二步洗涤后生成的酯中混有NaHCO3,所以第二次水洗,主要目的是除去产品中残留的碳酸氢钠,
故答案为:洗掉大部分硫酸;洗掉碳酸氢钠;
(5)MgSO4固体吸收粗酯中有水分,所以验中加入无水硫酸镁的作用是除水或干燥,水杨酸和甲醇的物质的量分别为:0.1mol,0.75mol,由于水杨酸和甲醇是按照1:1进行反应,所以甲醇过量,生成水杨酸甲酯的量要按照水杨酸的物质的量计算,即理论上生成0.1mol水杨酸甲酯;实际上生成的水杨酸甲酯的质量为9.12g,物质的量为:
=0.06mol,所以实验中水杨酸甲酯的产率
×100%=60%;
故答案为:除水或干燥;60%.
故答案为:球形冷凝管;防止暴沸;停止加热,待冷却后加入;
(2)控制温度在85~95℃下恒温下加热反应,温度低于100℃,应采取水浴加热;
故答案为:水浴加热;
(3)该实验中加入甲苯,易将水蒸出,反应产生的水从反应体系中分离开来,使得平衡向右移动,水在低温下挥发,同时减少了甲醇的消耗,从而提高反应的产率;
故答案为:加入甲苯易将水蒸出,使平衡向右移动,从而提高反应的产率;
(4)甲醇和水杨酸甲酯是互溶的液体,可用蒸馏来分离;甲醇易溶于水,水杨酸甲酯不溶于水,可以水洗来分离,
故答案为:蒸馏(或水洗分液);
(4)反应后的溶液要经过多次洗涤,在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是除去大部分催化剂硫酸,5%NaHCO3溶液既可以除去未洗净的硫酸,也可以降低酯的溶解度,但第二步洗涤后生成的酯中混有NaHCO3,所以第二次水洗,主要目的是除去产品中残留的碳酸氢钠,
故答案为:洗掉大部分硫酸;洗掉碳酸氢钠;
(5)MgSO4固体吸收粗酯中有水分,所以验中加入无水硫酸镁的作用是除水或干燥,水杨酸和甲醇的物质的量分别为:0.1mol,0.75mol,由于水杨酸和甲醇是按照1:1进行反应,所以甲醇过量,生成水杨酸甲酯的量要按照水杨酸的物质的量计算,即理论上生成0.1mol水杨酸甲酯;实际上生成的水杨酸甲酯的质量为9.12g,物质的量为:
9.12g |
152g/mol |
0.06mol |
0.1mol |
故答案为:除水或干燥;60%.
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