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微专题特训15 有机物的制备综合实验
1.有机化工中3,5二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体,一种以间苯三酚为原料的合成反应如下:
+2CH3OH+2H2O
甲醇、乙醚和3,5二甲氧基苯酚的部分物理性质见下表:
物质
沸点/℃
熔点/℃
密度(20℃)/
(g·cm-3)
溶解性
甲醇
64.7
-
0.7915
易溶于水
乙醚
34.5
-
0.7138
微溶于水
3,5二甲
氧基苯酚
-
33~36
-
易溶于甲
醇、乙醚,
微溶于水
(1)反应结束后,先分离出甲醇,再加入乙醚进行萃取。
①分离出甲醇的操作是__蒸馏__。
②萃取分液时有机层在分液漏斗的__上__(填“上”或“下”)层。
(2)分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、少量蒸馏水进行洗涤。用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是__除去HCl__。
(3)洗涤完成后,通过以下操作分离、提纯产物,正确的操作顺序是__dcab__(填字母)。
a.蒸馏除去乙醚 b.冷却结晶
c.过滤除去干燥剂d.加入无水CaCl2干燥
(4)写出反应中可能出现的副产物的结构简式:
CH3—O—CH3(任写一种) (只写一种即可)。
【解析】(1)①3,5二甲氧基苯酚易溶于甲醇,先利用沸点差异分离出甲醇,则分离出甲醇的操作是蒸馏。②因乙醚的密度比水小,分液时有机层在分液漏斗的上层。(2)有机层依次用饱和NaHCO3溶液、少量蒸馏水进行洗涤,用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是除去HCl。(3)洗涤完成后,为除去水分,用无水氯化钙干燥,然后过滤除去干燥剂,再根据沸点不同利用蒸馏的方法除去乙醚,最后通过冷却结晶的方法制得较纯产物,所以其排列顺序为dcab。(4)间苯三酚可能只有一个酚羟基与甲醇反应,也可能三个酚羟基全部与甲醇反应,同时甲醇与甲醇也可能发生反应,所得副产物的结构简式为、、CH3—O—CH3。
2.[2023·宁波中学模拟]羟基乙酸是一种很好的清洗剂,某兴趣小组利用羟基乙腈水解制取纯净的羟基乙酸溶液,按如下流程开展实验:
已知:①羟基乙腈水解的离子方程式:
HOCH2CN(aq)+H+(aq)+2H2O(l)―→
HOCH2COOH(aq)+NH(aq) ΔH<0。
②羟基乙酸易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯等有机溶剂,易溶于水,沸点为265℃,水溶液加热至沸腾时分解。高浓度羟基乙酸会形成酯类聚合物。
请回答下列问题。
(1)下列说法正确的是__A__(填字母)。
A.步骤Ⅰ:50%羟基乙腈需分批逐步加入
B.步骤Ⅱ:加大萃取剂用量,一次完成萃取以提高萃取效率
C.步骤Ⅳ:用NaOH调节pH后蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤得到(NH4)2SO4
D.步骤Ⅳ:将浓缩后的溶液放入冷水浴,可获得较大颗粒的晶体
(2)步骤Ⅲ:试剂X是__水__。
(3)步骤Ⅴ:控制温度70℃左右、__减压__条件下浓缩,目的是__防止浓缩过程中温度过高造成羟基乙酸分解__。
(4)为了测定羟基乙酸溶液的纯度,可采用酸碱中和滴定法。从下列选项中选出合理的操作并排序:准确称取0.6000g样品于锥形瓶中→__c__→__g(或a)__→__a(或g)__→__f__→平行滴定2~3次,计算结果。
a.向锥形瓶中滴加2~3滴酚酞;
b.向锥形瓶中滴加2~3滴甲基橙;
c.用移液管准确移取25.00mLNaOH溶液于锥形瓶中,溶解样品;
d.向锥形瓶中加入约25mL水,溶解样品便于滴定;
e.用NaOH标准溶液滴定至终点,记录读数;
f.用HCl标准溶液滴定至终点,记录读数;
g.洗涤滴定管、装液、排气泡、调液面,记录读数。
(5)该小组用上述滴定法测得产品中羟基乙酸的质量分数为42.80%,测得结果明显偏低。分析其原因,决定在上述测定中增加一步操作,测得羟基乙酸的质量分数为60.10%,该操作是__在c操作后,将锥形瓶盖上盖子,放入60_℃水浴中保持30_min,取出冷却__。
【解析】羟基乙腈在硫酸溶液中发生水解,生成羟基乙酸和硫酸铵,用有机萃取剂萃取后,羟基乙酸进入有机层,硫酸铵进入水层;分液后,经过蒸发浓缩、冷却结晶,可获得硫酸铵;有机层加水,将羟基乙酸溶于水,与有机溶剂分离,从而得到羟基乙酸溶液,控温蒸发结晶,便可获得羟基乙酸晶体。
(1)步骤Ⅰ:50%羟基乙腈分批逐步加入,可使羟基乙腈水解比较完全,从而提高其转化率,A正确;步骤Ⅱ:加大萃取剂用量,虽然萃取所用的步骤少,但萃取剂的用量大,给分离提纯带来困难,且增大生产成本,B不正确;步骤Ⅳ:用NaOH调节pH,(NH4)2SO4会转化为Na2SO4和一水合氨等,C不正确;步骤Ⅳ:将浓缩后的溶液放入冷水浴,快速冷却,所获得晶体颗粒较小,D不正确。(2)因为羟基乙酸易溶于水,且能与碱反应,所