Question

某化學(xué)小組以苯甲酸為原料，制取苯甲酸酯．已知有關(guān)物質(zhì)的沸點如下表：

物質(zhì)	甲醇	苯甲酸	苯甲酸甲酯
熔點/℃	64.7	249	199.6

合成苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品
在圓底燒瓶中加入12.2g苯甲酸和20mL甲醇（密度約為0.79g/cm³），再小心加入3mL濃硫酸，混勻后，投入幾粒碎瓷片，小心加熱使反應(yīng)完全，得苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品．
（1）簡述混合液體時，最后加入濃硫酸的理由是

 

．若反應(yīng)產(chǎn)物水分子中有同位素¹⁸O，寫出能表示反應(yīng)前后¹⁸O位置的化學(xué)方程式：

 

．

（2）甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計了如圖三套實驗室制取苯甲酸甲酯的裝置（夾持儀器和加熱儀器均已略去）．根據(jù)有機(jī)物的沸點，最好采用

 

裝置（填：甲、乙、丙）．
（3）相對化學(xué)計量數(shù)之比，反應(yīng)物甲醇應(yīng)過量，其理由是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計

專題：

分析：（1）濃硫酸與苯甲酸、甲醇混合放出大量熱量，硫酸的密度較大，甲醇易揮發(fā)；酯化反應(yīng)機(jī)理為酸脫羥基醇脫氫，據(jù)此寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)甲圖、乙圖裝置的圓底燒瓶上沒有冷凝管及甲醇易揮發(fā)進(jìn)行分析；
（3）從甲醇沸點較低、價格較低、反應(yīng)物濃度對化學(xué)平衡的影響方面分析．

解答： 解：（1）濃硫酸與苯甲酸、甲醇混合放出大量熱量，硫酸的密度較大，最后加濃硫酸，放出的熱量被溶液吸收，不會使溶液溫度太高，導(dǎo)致甲醇揮發(fā)損失較多；苯甲酸與甲醇在濃硫酸作用下的酯化反應(yīng)為：苯甲酸脫去羥基，據(jù)此脫去羥基中的氫原子，二者反應(yīng)生成苯甲酸甲酯，所以水中¹⁸O原子來自苯甲酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C₆H₅CO¹⁸OH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂¹⁸O，
故答案為：濃硫酸密度較大，且與苯甲酸、甲醇混合放出大量熱量，甲醇易揮發(fā)；C₆H₅CO¹⁸OH+CH₃OHC₆H₅COOCH₃+H₂¹⁸O；
（2）由裝置圖可知，乙圖的圓底燒瓶上有冷凝管，充分起到回流作用，甲圖和丙圖則沒有，而本題中反應(yīng)物甲醇沸點低，苯甲酸、苯甲酸甲酯的沸點遠(yuǎn)高于甲醇，若采用甲圖、丙圖，甲醇必定會大量揮發(fā)，不利于合成反應(yīng)，所以應(yīng)冷凝回流，減少甲醇的揮發(fā)，提高產(chǎn)率，
故答案為：乙；
（3）由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇比苯甲酸價廉，且甲醇沸點低，易損失，增加甲醇的量，可提高苯甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率；
故答案為：該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，增加CH₃OH的量，使平衡向右移動，有利于提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率．

點評：本題通過苯甲酸甲酯的制備方法，考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計與評價，題目難度中等，明確物質(zhì)的制備原理為解答此類題的關(guān)鍵，該題為乙酸乙酯的制備知識的遷移題目，充分考查了學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．