Question

6．Ⅰ．（1）已知某有机物A只含有C、H、O三种元素，通过元素分析知含碳54.55%，含氢9.10%．质谱分析其相对分子质量为88，经红外光谱分析其中只含C-H键和键，其核磁共振氢谱图显示有三重峰，峰面积之比为3：2：3，该有机物不含有CH₃-O-，则A的结构简式为CH₃COOCH₂CH₃．
（2）写出实验室制备A的化学方程式CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{浓硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．
Ⅱ．苯甲酸甲酯是常用香精，广泛用于食品、化妆品等行业，可从自然界中提取，也可人工合成．实验室现以食品防腐剂[主要成分为苯甲酸钠（）]、甲醇为原料制备苯甲酸甲酯．已知：

	熔点℃	沸点℃	水溶性
甲醇	-97.8	64.7	易溶
苯甲酸 （一元弱酸）	122.4	249.3	常温：0.17g 100℃：6.8g
苯甲酸甲酯	-12.3	198	难溶

合成苯甲酸甲酯的流程如下：

请回答下列问题：
（1）温度①约为64.7℃，操作③为分液，操作④为蒸馏．
（2）第②步加热的目的是蒸出过量的甲醇．
（3）选择合适的制备苯甲酸甲酯的装置：B．

（4）苯甲酸甲酯有多种同分异构体，写出符合下列条件的任意一种同分异构体的结构简式．
①为芳香化合物         ②含有醛基         ③能与金属Na反应．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）有机物只含有碳、氢、氧三种元素，知含碳54.55%，含氢9.10%，以及相对分子质量为88，要计算出含有的碳氢原子个数，再用相对分子质量减去碳、氢元素的相对质量和，再结合氧原子的相对原子质量是16，可计算出氧原子数目，确定有机物的分子式，再结合经红外光谱分析其中只含C-H键和键，其核磁共振氢谱图显示有三重峰，峰面积之比为3：2：3，该有机物不含有CH₃-O-，可知此有机物是酯，写出满足有条件的有机物A结构简式；
（2）有机物A为酯，根据对应的羧酸和醇写出相应的化学方程式．
Ⅱ、（1）根据酯化反应原理合成苯甲酸甲酯，整个流程包括制备、分离、精练三个阶段，其中制备过程应结合反应物甲醇的沸点64.7℃控制反应温度，以防止甲醇挥发，不易提高产率，分离过程可根据酯在水溶液里溶解度小，混合物静置后会分层的现象选择分离方法，所得粗产品是相互混溶的有机混合物，可根据沸点差异，选择分离方式；
（2）在进行第②步操作前所得反应混合物中含有过量未反应的甲醇，可通过②加热除去，有利于粗产品的分离提纯；
（3）化反应的原理选择制备装置，考虑到反应温度较低及防反应物和生成物挥发，可借助排除法在A、B、C、D四套装置中选择最合理的装置；
（4）苯甲酸甲酯的同分异构体满足①为芳香化合物说明有苯环，②含有醛基，③能与金属Na反应说明有羟基，依据这三个条件可写出符合条件的同分异构体．

解答 解：Ⅰ、（1）通过元素分析知含碳54.55%，含氢9.10%．质谱分析其相对分子质量为88，则该有机物分子中碳与氢原子的个数分别是 $\frac{88×0.5455}{12}$=4、$\frac{88×0.0910}{1}$=8，则分子氧原子的个数是$\frac{88-12×4-1×8}{16}$=2，即该有机物的化学式为C₄H₈O₂，经红外光谱分析其中只含C-H键和 键，其核磁共振氢谱图显示有三重峰，峰面积之比为3：2：3，该有机物不含有CH₃-O-，则A应该是酯类，结构简式为CH₃COOCH₂CH₃，故答案为：CH₃COOCH₂CH₃；
（2）A是乙酸乙酯，实验室用乙酸与乙醇在浓硫酸的作用下发生酯化反应得到，该反应的化学方程式为CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{浓硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O，故答案为：CH₃COOH+HOCH₂CH₃$\stackrel{浓硫酸}{?}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；Ⅱ、（1）由于甲醇的沸点是64.7℃，温度过高甲醇易挥发，所以加热温度不能超过64.7℃．冷却后得到粗产品，而苯甲酸甲酯不溶于水，所以分离得到粗产品的方法是分液．粗产品苯甲酸甲酯中含有苯甲酸，二者的沸点相差较大，因此操作④应该是蒸馏，故答案为：64.7；分液；蒸馏；
（2）由于甲醇的沸点较低，操作②加热的目的是蒸出过量的甲醇，故答案为：蒸出过量的甲醇；
（3）由于反应中需要控制温度，所以需要温度计，CD不正确．又因为水浴加热，容易控制温度，且受热均匀，应选择B装置，故答案为：B；
（4）①为芳香化合物，说明含有苯环．②含有醛基，③能与金属Na反应，说明还含有羟基，所以可能的结构简式为，故答案为：．

点评 本题以酯化反应的原理设计制备苯甲酸甲酯的实验操作，涉及反应原理，流程分析与评价，以及有机物的同分异构体的书写等，重视基础测试，难度不大，通过训练达到复习双基的目的．