Question

3．阿司匹林（乙酰水楊酸，）是世界上應(yīng)用最廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥．乙酰水楊酸受熱易分解，分解溫度為128～135℃．某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室以水楊酸（鄰羥基苯甲酸）與醋酸酐[（CH₃CO）₂O]為主要原料合成阿司匹林，制備基本操作流程如下：

主要試劑和產(chǎn)品的物理常數(shù)

名稱	相對(duì)分子質(zhì)量	熔點(diǎn)或沸點(diǎn)（℃）	水
水楊酸	138	158（熔點(diǎn)）	微溶
醋酸	102	139.4（沸點(diǎn)）	反應(yīng)
乙酸水楊酸	180	135（熔點(diǎn)）	微溶

請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：
（1）制備阿司匹林時(shí)，要使用干燥的儀器的原因是防止乙酸酐水解．
（2）寫出制備阿司匹林的化學(xué)方程式．
（3）①合成阿斯匹林時(shí)，最合適的加熱方法是水浴加熱．
②過(guò)濾所得粗產(chǎn)品要用少量冰水洗滌，則洗滌的具體操作是關(guān)閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒(méi)沉淀物，使洗滌劑緩慢通過(guò)沉淀物，重復(fù)上述操作2-3次．
（4）提純粗產(chǎn)物中加入飽和NaHCO₃溶液至沒(méi)有CO₂產(chǎn)生為止，再過(guò)濾，則加飽和NaHCO₃溶液的目的是使乙酰水楊酸與NaHCO₃溶液作用轉(zhuǎn)化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，與不溶性雜質(zhì)分離．另一種改進(jìn)的提純方法，稱為重結(jié)晶提純法．方法如下：

（5）改進(jìn)的提純方法中加熱同流的裝置如下圖所示，使用溫度計(jì)的目的是控制反應(yīng)溫度，防止溫度過(guò)高，乙酰水楊酸受熱分解．冷凝水的流進(jìn)方向是b．（填“b”或“c”）．

（6）檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否含有水楊酸的試劑是氯化鐵溶液．
（7）該學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)中原料用量：2.0g水楊酸、5.0mL醋酸酐（ρ=1.08g/cm³），最終稱得產(chǎn)品m=2.2g，則所得乙酰水楊酸的產(chǎn)率為84.3%．

Answer 1

分析 （1）乙酸酐容易發(fā)生水解，故儀器應(yīng)干燥；
（2）由水楊酸、乙酸酐與阿司匹林的結(jié)構(gòu)可知，水楊酸中酚羥基中H原子與乙酸酐中-OCCH₃交換，同時(shí)生成CH₃COOH；
（3）①控制溫度在85℃～90℃，溫度對(duì)于100℃，應(yīng)采取水浴加熱；
②用少量冰水洗滌方法是：關(guān)閉水龍頭，向布氏漏斗中加入冰水至浸沒(méi)沉淀物，使冰水緩慢通過(guò)沉淀物；
（4）乙酰水楊酸為微溶于水的物質(zhì)，加入鹽之后可以轉(zhuǎn)化為易溶于水的鹽，易與不溶性雜質(zhì)分離；
（5）①由于加熱時(shí)溫度不能過(guò)高，應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)，故使用溫度計(jì)，冷凝水流向?yàn)椤跋逻M(jìn)上出”；
②水楊酸易溶于乙酸乙酯而達(dá)到分離的目的；
（6）水楊酸含有酚羥基，遇氯化鐵溶液呈紫色，據(jù)此設(shè)計(jì)檢驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否混有水楊酸；
（7）計(jì)算理論生成乙酰水楊酸的質(zhì)量，可計(jì)算出產(chǎn)率．

解答 解：（1）乙酸酐容易發(fā)生水解生成乙酸，故儀器應(yīng)干燥防止乙酸酐水解，故答案為：防止乙酸酐水解；
（2）由水楊酸、乙酸酐與阿司匹林的結(jié)構(gòu)可知，水楊酸中酚羥基中H原子與乙酸酐中-OCCH₃交換，同時(shí)生成CH₃COOH，反應(yīng)方程式為：，
故答案為：；
（3）①控制溫度在85℃～90℃，小于100℃，應(yīng)使用水浴加熱，故答案為：水浴加熱；
②用少量冰水洗滌方法是：關(guān)閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒(méi)沉淀物，使洗滌劑緩慢通過(guò)沉淀物，重復(fù)上述操作2-3次，
故答案為：關(guān)閉水龍頭，向漏斗中加冰水至浸沒(méi)沉淀物，使洗滌劑緩慢通過(guò)沉淀物，重復(fù)上述操作2-3次；
（4）乙酰水楊酸為微溶于水的物質(zhì)，加入鹽之后可以轉(zhuǎn)化為易溶于水的鹽，易與不溶性雜質(zhì)分離，
故答案為：使乙酰水楊酸與NaHCO₃溶液作用轉(zhuǎn)化為易溶于水的乙酰水楊酸鈉，與不溶性雜質(zhì)分離；
（5）①加熱時(shí)溫度不能過(guò)高，應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)，可用溫度計(jì)控制溫度，防止乙酰水楊酸受熱分解，為充分冷凝，是冷水充滿冷凝器，應(yīng)從下端進(jìn)，上端出，
故答案為：控制反應(yīng)溫度，防止溫度過(guò)高，乙酰水楊酸受熱分解；b；
②水楊酸易溶于乙酸乙酯，而乙酰水楊酸難溶于乙酸乙酯，而使二者充分分離，故答案為：水楊酸易溶于乙酸乙酯，在冷卻結(jié)晶時(shí)大部分溶解在乙酸乙酯中，很少結(jié)晶出來(lái)；
（6）水楊酸含有酚羥基，遇氯化鐵溶液呈紫色，故答案為：氯化鐵溶液；
（7）n（水楊酸）=$\frac{2.0g}{138g/mol}$=0.0145mol，n（醋酸酐）=$\frac{5.0mL×1.08g/mL}{102g/mol}$=0.053mol，則理論上生成乙酰水楊酸0.0145mol，產(chǎn)率為$\frac{2.2g}{0.0145mol×180g/mol}$=84.3%，
故答案為：84.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物合成的方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，題目難度較大，本題注意把握實(shí)驗(yàn)操作原理，把握題給信息，掌握實(shí)驗(yàn)操作方法，學(xué)習(xí)中注意積累．