Question

6．3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广，广泛用于药物合成，还用作食品的着香剂．其相对分子质量为130，常温下为无色液体，沸点181℃，受热温度超过95℃摄氏度时就会分解；易溶于水，与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶；实验室可用以乙酸乙酯和金属钠为原料制备．乙酸乙酯相对分子质量为88，常温下为无色易挥发液体，微溶于水，沸点77℃．
反应原理：2CH₃COOC₂H₅+C₂H₅ONa→+2C₂H₅OH
+CH₃COOH→+CH₃COONa

【实验步骤】
（1）加热反应：向反应装置中加入32mL（28.5g，0.32mol）乙酸乙酯、少量无水乙醇、1，.6g（0.07mol）切细的金属钠，微热回流1.5～3小时，直至金属钠消失．
（2）产物后处理：冷却至室温，卸下冷凝管，将烧瓶浸在冷水浴中，在摇动下缓慢的加入32mL 30%醋酸水溶液，使反应液分层．用分液漏斗分离出酯层．酯层用5%碳酸钠溶液洗涤，有机层放入干燥的锥形瓶中，加入无水碳酸钾至液体澄清．
（3）蒸出未反应的乙酸乙酯：将反应液在常压下蒸馏至100℃．然后改用减压蒸馏，得到产品2.0g．
回答下列问题：
①从反应原理看，无水乙醇的作用是催化剂．
②反应装置中加干燥管是为了防湿气进入反应体系中以保证反应体系干燥．两个装置中冷凝管的作用不相同（填“相同”或“不相同”），冷却水进水口分别为b和d（填图中的字母）．
③产物后处理中，滴加稀醋酸的目的是中和生成的钠盐，使之变成产物，稀醋酸不能加多了，原因是酸多了会增加产物在水中的溶解度．用分液漏斗分离出酯层的操作叫分液．碳酸钠溶液洗涤的目的是中和醋酸．加碳酸钾的目的是干燥．
④采用减压蒸馏的原因是3-丁酮酸乙酯沸点高，在沸点温度下还易分解．
⑤本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是B（填正确答案标号）．
A．10%           B．22%           C．19%           D．40%

Answer 1

分析 ①催化剂参加反应，但反应前后质量和化学性质不变，根据反应原理，无水乙醇参与反应，但反应前后都有，为催化剂；
②空气中含有水蒸气，因此装置中加干燥管是为了防湿气进入反应体系中以保证反应体系干燥；
反应装置中冷凝管的作用是冷凝回流，挺高原料的利用率，减压装置中冷凝管的作用是冷却蒸发出的蒸汽便于得到产品；
为充分冷凝，使冷水充满冷凝器，因此冷却水采取逆流原理；
③由于产物中含有钠盐，因此产物处理后，滴加稀醋酸的目的是中和生成的钠盐，使之变成产物；分离互不相溶液体操作为分液；
酯类在碳酸钠溶液中的溶解度小，滴加碳酸钠溶液可以除去混有的乙酸；碳酸钾吸水，因此加碳酸钾的目的是干燥产品；
④3-丁酮酸乙酯沸点高，而受热温度超过95℃摄氏度时就会分解，所以需要减压蒸馏；
⑤根据反应物的用量可知钠不足，因此理论上生成产品的物质的量是0.07mol，根据m=nM计算理论上3-丁酮酸乙酯质量，进而计算其产率．

解答 解：①在反应原理中可以得到乙醇钠发生了反应生成了乙醇，在反应装置中加入的是乙醇，乙醇可以与金属钠反应生成乙醇钠，当乙醇钠反应后又生成了乙醇，故乙醇的作用是催化剂，
故答案为：催化剂；
②空气中含有水蒸气，因此装置中加干燥管是为了防止空气中的水蒸汽进入反应体系中以保证反应体系干燥；反应装置中冷凝管的作用是冷凝回流，提高原料的利用率，减压装置中冷凝管的作用是冷却蒸发出的蒸汽便于得到产品，为充分冷凝，故两个冷凝管的作用不同；左侧装置中冷凝水从b口进入，右侧冷凝管中的冷凝水应从d口进入，
故答案为：防湿气进入反应体系中以保证反应体系干燥；不相同；b、d；
③在第一步骤中生成的是产物的钠盐，加入稀醋酸使其变成产物；因产物易溶于水，当在其中加入的酸过多后会增加产物在水中的溶解度，醋酸不能滴加的过多；用分液漏斗分离出酯层的操作叫分液；碳酸钠溶液可以与加入的过量的醋酸反应，故洗涤的目的是中和醋酸；碳酸钾可以做干燥剂，对产物进行干燥，
故答案为：中和生成的钠盐，使之变成产物；酸多了会增加产物在水中的溶解度；分液；中和醋酸；干燥；
④因3-丁酮酸乙酯沸点181℃，在温度超过95℃摄氏度时就会分解，所以在进行蒸馏时的温度不能过高，需要减压蒸馏，
故答案为：3-丁酮酸乙酯沸点高，在沸点温度下还易分解；
⑤反应物中有0.32mol乙酸乙酯、0.07mol金属钠，乙酸乙酯过量，钠不足，因此理论上生成产品的物质的量是0.07mol，质量为0.07mol×130g/mol=9.1g，产率=$\frac{2.0g}{9.1g}$×100%=22%，
故选B．

点评 本题考查了物质制备方案的设计、对装置与操作的分析评价、物质的分离提纯、产率的计算，试题充分考查了学生的分析能力、理解能力及化学实验能力，题目难度中等．