Question

8．
磷酸三丁酯[（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO]可用作稀有金属的萃取剂、醋酸纤维的增塑剂等，它难溶于水，能与苯等多种有机溶剂混溶．实验室制备磷酸三丁酯主要步骤如下：
步骤1．在图示的四颈烧瓶中加入244.2g（3.3mol）无水正丁醇，300mL无水苯；在-5℃时并不断搅拌下，从滴液漏斗中慢慢滴加153.5g（1.0mol） POCl₃（三氯氧磷）．
步骤2．控制温度不超过10℃，搅拌并回流2h．
步骤3．加水500mL及适量吡啶盐溶剂．
步骤4．分离出苯层，并经水洗后，加入无水硫酸钠干燥．
步骤5．减压蒸馏，收集160～162℃/2.0kPa的馏分，得产品199.5g．
（1）步骤1制备反应的化学方程式为POCl₃+3CH₃CH₂CH₂CH₂OH$\stackrel{5℃}{→}$（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO+3HCl；
采用n（正丁醇）/n（POCl₃）=3.3的投料比，其主要目的是减少磷酸二丁酯及磷酸一丁酯的生成．
（2）步骤2需“回流2h”，其主要目的是使生成的HCl充分挥发，促进平衡正向移动．
（3）步骤3的目的是将有机相（磷酸三丁酯的苯溶液）与水相充分分离．
（4）步骤4用分液漏斗分离出苯层的操作是先从分液漏斗下端管口放出水相，然后关闭旋塞，从上口倒出苯层．
（5）本次实验收率为75%．

Answer 1

分析 （1）正丁醇与 POCl₃在无水苯及不超过10℃的条件下发生取代反应生成磷酸三丁酯[（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO]，该反应中也有可能生成磷酸二丁酯及磷酸一丁酯；
（2）为了使正丁醇与 POCl₃能充分反应，反应需要在不超过10℃的条件下回流2h，使生成的HCl充分挥发，促进平衡正向移动；
（3）加水500mL及适量吡啶盐溶剂可以促使磷酸三丁酯的苯溶液与水层充分分离，便于产品的提纯；
（4）苯层的密度小于水，在上层，根据分液操作的本质和注意问题可以答题；
（5）3.3mol无水正丁醇与1.0molPOCl₃，理论上可制得的三乙酸甘油酯也是1.0mol，其质量为266g，根据产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算．

解答 解：（1）正丁醇与 POCl₃在无水苯及不超过10℃的条件下发生取代反应生成磷酸三丁酯[（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO]，反应方程式为POCl₃+3CH₃CH₂CH₂CH₂OH $\stackrel{5℃}{→}$（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO+3HCl，增大正丁醇的量可减少磷酸二丁酯及磷酸一丁酯的生成，所以采用n（正丁醇）/n（POCl₃）=3.3的投料比，
故答案为：POCl₃+3CH₃CH₂CH₂CH₂OH $\stackrel{5℃}{→}$（CH₃CH₂CH₂CH₂O）₃PO+3HCl；减少磷酸二丁酯及磷酸一丁酯的生成；
故答案为：防止局部浓硫酸浓度过大，造成有机物脱水炭化；有利于向酯化方向移动，提高甘油的转化率；
（2）为了使正丁醇与 POCl₃能充分反应，反应需要在不超过10℃的条件下回流2h，使生成的HCl充分挥发，促进平衡正向移动，
故答案为：使生成的HCl充分挥发，促进平衡正向移动；
（3）加水500mL及适量吡啶盐溶剂可以促使磷酸三丁酯的苯溶液与水层充分分离，便于产品的提纯，
故答案为：将有机相（磷酸三丁酯的苯溶液）与水相充分分离；
（4）苯层的密度小于水，在上层，所以用分液漏斗分离出苯层的操作是先从分液漏斗下端管口放出水相，然后关闭旋塞，从上口倒出苯层，
故答案为：先从分液漏斗下端管口放出水相，然后关闭旋塞，从上口倒出苯层；
（5）3.3mol无水正丁醇与1.0molPOCl₃，理论上可制得的三乙酸甘油酯也是1.0mol，其质量为266g，所以产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{199.5g}{266g}$×100%=75%，
故答案为：75%．

点评 本题考查了物质制备、分离、提纯等实验基础知识的应用，化学实验基本知识和基本技能的掌握是解题关键，题目难度中等，侧重于基本能力和基础知识的考查．