Question

某化学小组以苯甲酸为原料，制取苯甲酸酯．已知有关物质的沸点如下表：

物质	甲醇	苯甲酸	苯甲酸甲酯
熔点/℃	64.7	249	199.6

合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入12.2g苯甲酸和20mL甲醇（密度约为0.79g/cm³），再小心加入3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒碎瓷片，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品．
（1）简述混合液体时，最后加入浓硫酸的理由是

 

．若反应产物水分子中有同位素¹⁸O，写出能表示反应前后¹⁸O位置的化学方程式：

 

．

（2）甲、乙、丙三位同学分别设计了如图三套实验室制取苯甲酸甲酯的装置（夹持仪器和加热仪器均已略去）．根据有机物的沸点，最好采用

 

装置（填：甲、乙、丙）．
（3）相对化学计量数之比，反应物甲醇应过量，其理由是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：

分析：（1）浓硫酸与苯甲酸、甲醇混合放出大量热量，硫酸的密度较大，甲醇易挥发；酯化反应机理为酸脱羟基醇脱氢，据此写出该反应的化学方程式；
（2）根据甲图、乙图装置的圆底烧瓶上没有冷凝管及甲醇易挥发进行分析；
（3）从甲醇沸点较低、价格较低、反应物浓度对化学平衡的影响方面分析．

解答： 解：（1）浓硫酸与苯甲酸、甲醇混合放出大量热量，硫酸的密度较大，最后加浓硫酸，放出的热量被溶液吸收，不会使溶液温度太高，导致甲醇挥发损失较多；苯甲酸与甲醇在浓硫酸作用下的酯化反应为：苯甲酸脱去羟基，据此脱去羟基中的氢原子，二者反应生成苯甲酸甲酯，所以水中¹⁸O原子来自苯甲酸，反应的化学方程式为：C₆H₅CO¹⁸OH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂¹⁸O，
故答案为：浓硫酸密度较大，且与苯甲酸、甲醇混合放出大量热量，甲醇易挥发；C₆H₅CO¹⁸OH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂¹⁸O；
（2）由装置图可知，乙图的圆底烧瓶上有冷凝管，充分起到回流作用，甲图和丙图则没有，而本题中反应物甲醇沸点低，苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸点远高于甲醇，若采用甲图、丙图，甲醇必定会大量挥发，不利于合成反应，所以应冷凝回流，减少甲醇的挥发，提高产率，
故答案为：乙；
（3）由于该反应是可逆反应，甲醇比苯甲酸价廉，且甲醇沸点低，易损失，增加甲醇的量，可提高苯甲酸甲酯的转化率；
故答案为：该反应是可逆反应，增加CH₃OH的量，使平衡向右移动，有利于提高苯甲酸的转化率．

点评：本题通过苯甲酸甲酯的制备方法，考查了物质制备方案的设计与评价，题目难度中等，明确物质的制备原理为解答此类题的关键，该题为乙酸乙酯的制备知识的迁移题目，充分考查了学生灵活应用所学知识的能力．