Question

【題目】草酸二甲酯可用作制備維生素B13的中間體，也可用作增塑劑。實(shí)驗(yàn)室以草酸和甲醇為原料制備草酸二甲酯的一種方法如下：。

相關(guān)物質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：

物質(zhì)	苯	甲醇	草酸二甲酯
熔點(diǎn)/℃	5.5	-97	54
沸點(diǎn)/℃	80.1	64.3	163.5
相對分子質(zhì)量	78	32	118
水溶性	不溶	互溶	不溶

實(shí)驗(yàn)過程：向如圖反應(yīng)裝置中加入27g草酸、40g無水甲醇、100ml苯、5ml濃硫酸，攪拌下加熱回流；待反應(yīng)完全后，分離出甲醇和苯，所得反應(yīng)液經(jīng)水洗，有機(jī)層再用10%的碳酸鈉溶液洗滌，然后用蒸餾水洗滌，加無水氯化鈣固體干燥；過濾，濾液冷卻后析出晶體，干燥，得草酸二甲酯30.1g。

回答下列問題：

（1）儀器A的名稱為____________，反應(yīng)過程中冷卻水應(yīng)從________(填“a”或“b”)口進(jìn)入。

（2）分離出甲醇和苯的操作名稱為______________________________。

（3）用10%的碳酸鈉溶液洗滌的目的是____________________________________。

（4）甲醇過量的目的是________________________________________________，濃硫酸的作用是_____________________________________________。

（5）分水器的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________(任寫一點(diǎn))。

（6）本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率是___________(保留三位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】三頸燒瓶 a 蒸餾 中和乙二酸，溶解甲醇，降低乙二酸二甲酯的溶解度 該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇的量，可提高草酸的轉(zhuǎn)化率 催化劑和吸水劑 可及時(shí)分離出水 85.0%

【解析】

（1）根據(jù)裝置圖確定儀器A的名稱，冷凝水進(jìn)出水方向?yàn)椤跋逻M(jìn)上出”；

（2）甲醇和苯互溶，沸點(diǎn)有差異，可用蒸餾的方法進(jìn)行分離；

（3）用10%的碳酸鈉溶液洗滌，可除去雜質(zhì)，同時(shí)降低草酸二甲酯的溶解度；

（4）草酸和甲醇的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入過量的甲醇，可使平衡正向移動；濃硫酸在反應(yīng)中作催化劑和吸水劑；

（5）分水器可及時(shí)分離出水，使平衡正向移動；

（6）根據(jù)方程式可得關(guān)系：HOOC-COOH~CH3OOC-COOCH3，可計(jì)算出理論上生成草酸二甲酯的質(zhì)量，從而計(jì)算出產(chǎn)率。

（1）根據(jù)A的結(jié)構(gòu)可得儀器A為三頸燒瓶，反應(yīng)過程中冷凝水，為充分冷凝，應(yīng)從下端a進(jìn)水，上端b出水；

（2）甲醇和苯互溶，根據(jù)沸點(diǎn)不同，用蒸餾的方法分離；

（3）產(chǎn)品中混有乙二酸、甲醇雜質(zhì)，飽和碳酸鈉溶液的作用是中和乙二酸，溶解甲醇，降低乙二酸二甲酯的溶解度；

（4）該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇沸點(diǎn)低，易損失，增加甲醇的量，可提高草酸的轉(zhuǎn)化率；濃硫酸在酯化反應(yīng)中起到了催化劑作用，酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，濃硫酸吸收反應(yīng)生成的水，可以促進(jìn)酯的生成，濃硫酸起到了吸水劑的作用；

（5）實(shí)驗(yàn)中使用分水器，可及時(shí)分離出水，有利于平衡正向移動，并結(jié)合生成水的體積判斷反應(yīng)是否停止；

（6）根據(jù)方程式知，甲醇過量，應(yīng)用草酸計(jì)算，根據(jù)關(guān)系式：HOOC-COOH~CH3OOC-COOCH3可知，理論上生成草酸二甲酯的質(zhì)量為，產(chǎn)率為：85.0%。