Question

2．邻苯二甲酸酯类是最常见的塑化剂，实验室制备邻苯二甲酸二丁酯的反应原理如下，其中n-C₄H₉OH表示正丁醇．

已知：（1）上述反应的第一步进行得迅速而完全，第二步反应可逆，较难进行．
（2）有关物质的性质如下表所示：

物质	性质（沸点及分解温度均为101kPa测得）
邻苯二甲酸酐 （M=148g/mol）	白色针状晶体．不溶于冷水，溶于热水及有机溶剂． 密度1.53g/cm3，沸点295℃．
正丁醇（M=74g/mol）	无色液体．微溶于水，溶于有机溶剂．密度0.81g/cm3，沸点117.7℃．可与水形成二元共沸物（沸点92.7℃）．
邻苯二甲酸二丁酯 （M=278g/mol）	无色油状液体．难溶于水，溶于有机溶剂．密度1.49g/cm3，沸点340℃．酸性条件下180℃以上易发生分解．

实验步骤：装置图如1图所示，夹持装置、加热装置均略去．

（Ⅰ）制备粗产品：在三颈烧瓶侧口插入温度计，另一侧口连接分水器与冷凝管，从中间口先加入3g（0.02mol）邻苯二甲酸酐及几粒沸石，在振摇下缓慢加入6.5mL（0.07mol）正丁醇和0.1mL浓硫酸的混合液．安装搅拌装置．在分水器中加入正丁醇至支管平齐．缓慢升温，使混合物微沸，至瓶内固体完全消失．继续回流，分水器中有小液滴沉入底部，当温度升到140℃时便可停止加热．
（Ⅱ）粗产品纯化：当反应液冷却到70℃以下时，将混合液转入分液漏斗，加入10mL 5% Na₂CO₃溶液洗涤，有机层用15mL温热的饱和食盐水洗涤2～3次，至有机层呈中性，分离出的油状物，用无水硫酸镁干燥，除去干燥剂．有机层先蒸去过量的正丁醇，最后在抽气泵的减压下蒸馏，收集180～190℃的馏分即得产品，称量质量．回答下列问题：
（1）仪器e的名称蒸馏烧瓶，浓硫酸的作用是催化剂，吸水剂抽气泵的作用是可降低有机物的沸点，可以防止有机物脱水碳化，提高产物的纯度．
（2）制备装置中冷凝水的流向与冷凝管中蒸汽的流向相同，制备过程中反应进行到终点的标志是分水器中的水位不再发生变化．
（3）产品纯化过程中，加入Na₂CO₃溶液的目的是将硫酸和转变成盐，从而与产物分离，该操作是否可改用NaOH溶液？否（填“是”或“否”），原因是；氢氧化钠碱性太强，能使邻苯二甲酸二丁酯发生水解；．加入食盐水洗涤一方面是防止有机物发生乳化而不利于分层，另一方面是为了降低邻苯二甲酸二丁酯的溶解度．
（4）实验中还可采用薄层色谱法（原理和操作与纸层析类同）跟踪反应进程，分别在反应开始后的不同时间，用毛细管从三颈烧瓶中取样、点样、薄层色谱展开后在紫外灯照射下（含苯环结构的物质可显色）斑点如图2．你认为不可能出现的情况是D．
A．开始   B．30min   C．60min   D．90min．

Answer 1

分析 （1）依据装置图和仪器的用途分析回答仪器名称；浓硫酸在反应中起到催化作用，吸水剂；用减压蒸馏的目的是减压蒸馏可降低有机物的沸点；
（2）冷凝管应从下口进水，上口出水；根据分水器中的水位不再发生变化，说明反应结束；
（3）碳酸钠溶液洗涤的目的是用碳酸钠除去酯中的硫酸和；根据氢氧化钠碱性较强，能使邻苯二甲酸二丁酯发生水解；邻苯二甲酸二丁酯在盐溶液中溶解度会降低；
（4）对照图上的斑点分析，可以知道，反应开始时图上的斑点是反应物，由此可推知，回流30min、60min时的图上，下面的斑点为反应物，上面的斑点为生成物，90min时则图上的斑点是生成物，而反应物基本上无剩余，但不会消失；

解答 解：（1）蒸馏时使用的仪器e的名称蒸馏烧瓶；浓硫酸在反应中起到催化作用，吸水剂，加快化学反应速率，促使平衡正向移动；用减压蒸馏的目的是减压蒸馏可降低有机物的沸点，可以防止有机物脱水碳化，提高产物的纯度；
故答案为：蒸馏烧瓶；催化剂，吸水剂；可降低有机物的沸点，可以防止有机物脱水碳化，提高产物的纯度；
（2）冷凝管应从下口进水，上口出水，则制备装置中冷凝水的流向与冷凝管中蒸汽的流向相同，根据分水器中的水位不再发生变化，说明反应结束；
故答案为：相同；分水器中的水位不再发生变化；
（3）产品纯化过程中，加入Na₂CO₃溶液的目的是使硫酸和转变成盐，从而与产物分离；氢氧化钠碱性太强，能使邻苯二甲酸二丁酯发生水解；邻苯二甲酸二丁酯在盐溶液中溶解度会降低，所以加入食盐水洗涤一方面是防止有机物发生乳化而不利于分层，另一方面是为了降低邻苯二甲酸二丁酯的溶解度；
故答案为：将硫酸和转变成盐，从而与产物分离；否；氢氧化钠碱性太强，能使邻苯二甲酸二丁酯发生水解；降低邻苯二甲酸二丁酯的溶解度；
（4）对照图上的斑点分析，可以知道，反应开始时图上的斑点是反应物，由此可推知，回流30min、60min时的图上，下面的斑点为反应物，上面的斑点为生成物，90min时则图上的斑点是生成物，而反应物基本上无剩余，但不会消失，因此，不可能出现的情况是D；
故选：D．

点评 本题以物质的制备为背景，考查蒸馏、分液等基本操作，掌握实验操作的要求和实验原理是解题的关键，难度较大．