Question

12．乙酰苯胺作為一種常用藥，具有解熱鎮(zhèn)痛的效果．實驗室制備乙酰苯胺時，可以用苯胺與乙酸酐或與冰醋酸加熱來制取，苯胺與乙酸酐的反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于與冰醋酸反應(yīng)的速率，已知苯胺微溶于冷水；純乙酰苯胺是無色片狀晶體，熔點114℃，不溶于冷水，可溶于熱水；乙酸酐遇水緩慢反應(yīng)生成乙酸；現(xiàn)選用苯胺與乙酸酐為原料制取和提純乙酰苯胺，該放熱反應(yīng)的原理：

實驗步驟：
①取5.0mL苯胺（密度1.04g/mL），倒入100mL錐形瓶中，加入20mL水，在旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐（密度1.08g/mL），攪拌均勻．若有結(jié)塊現(xiàn)象產(chǎn)生，用玻璃棒將塊狀物研碎，再充分?jǐn)嚢瑁?br />②反應(yīng)完全后，及時把反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到燒杯中，冷卻后，抽濾，洗滌，得粗乙酰苯胺固體；
③將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至150mL燒杯中，加入適量水配制成80℃的飽和溶液，再加入過量20%的水．稍冷后，加半匙活性炭，攪拌下將溶液煮沸3～5min，過濾Ⅰ，用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液，冷卻結(jié)晶，過濾Ⅱ、洗滌、晾干得乙酰苯胺純品．
（1）步驟①研碎塊狀產(chǎn)物的用意在于防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應(yīng)，提高產(chǎn)率；反應(yīng)溫度過高會導(dǎo)致苯胺揮發(fā)，下列可以控制反應(yīng)溫度，防止反應(yīng)溫度升高過快的操作有BD．
A．反應(yīng)快結(jié)束時的充分?jǐn)嚢?br />B．旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐
C．玻璃棒將塊狀物研碎
D．加20ml水
（2）步驟②洗滌粗產(chǎn)品時，選用的溶劑是B．
A．熱水           B．冷水           C.1：3乙醇溶液           D．濾液
（3）步驟③兩次用到過濾，其中過濾Ⅰ選擇趁熱過濾；除去活性炭（填“過濾”、“趁熱過濾”或“抽濾”）；配制熱溶液時，加入過量溶劑的作用是AB�。ㄟx出正確選項）；
A．防止后續(xù)過程中，溶劑損失可能產(chǎn)生的產(chǎn)物析出
B．防止后續(xù)過程中，溫度降低可能產(chǎn)生的產(chǎn)物析出
C．除去活性炭未吸附完全的有色雜質(zhì)
（4）步驟③冷卻濾液時選擇在室溫下自然冷卻，若選擇在冰水浴中冷卻會使得到的沉淀顆粒太小，則進(jìn)行抽濾操作時會沉淀顆粒太小則易在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過；
（5）步驟③中以下哪些操作不能提高產(chǎn)率C．
①配制成飽和溶液后，加入過量20%的溶劑；
②趁熱過濾近沸溶液；
③過濾Ⅰ時用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液；
④加活性炭吸附
⑤過濾Ⅱ時的洗滌選用熱水代替冷水洗滌固體
A．①④⑤B．①④C．④⑤D．②④⑤
（6）步驟③最后測得純乙酰苯胺固體6.75g，已知苯胺、乙酸酐和乙酰苯胺的摩爾質(zhì)量分別為93g/mol、102g/mol、135g/mol．該實驗的產(chǎn)率為89%（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）研碎后使反應(yīng)物之間充分接觸，以便充分反應(yīng)，提高反應(yīng)產(chǎn)率；從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素方面進(jìn)行分析，如減小反應(yīng)物濃度可以降低反應(yīng)速率；
（2）根據(jù)題中信息“苯胺微溶于冷水；純乙酰苯胺是無色片狀晶體，不溶于冷水，可溶于熱水；乙酸酐遇水緩慢反應(yīng)生成乙酸”分析選用的洗滌試劑；
（3）根據(jù)題干信息，過濾Ⅰ需要趁熱過濾，避免溫度降低導(dǎo)致產(chǎn)物析出，影響產(chǎn)率；加入過量的水的目的主要是避免溶劑的損失、溫度的降低可能導(dǎo)致產(chǎn)物析出，影響產(chǎn)率；
（4）抽濾時，顆粒太小會在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過，抽濾速度慢；
（5）根據(jù)實驗操作對產(chǎn)物乙酰苯胺的量影響進(jìn)行解答，如①②③的存在都可以降低乙酰苯胺的損失，而④不影響產(chǎn)率、⑤會降低產(chǎn)率；
（6）根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出苯胺、乙酸酐的物質(zhì)的量，然后根據(jù)不足量計算出生成乙酰苯胺的物質(zhì)的量，再根據(jù)實際上生成的乙酰苯胺的質(zhì)量計算出產(chǎn)率．

解答 解：（1）若有結(jié)塊現(xiàn)象產(chǎn)生，反應(yīng)物可能被產(chǎn)物包裹，反應(yīng)不能充分，影響了產(chǎn)率，所以步驟①研碎塊狀產(chǎn)物的目的為：防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應(yīng)，提高產(chǎn)率；
A．反應(yīng)快結(jié)束時的充分?jǐn)嚢�，使反�?yīng)更完全，無法降低反應(yīng)速率，可能會導(dǎo)致反應(yīng)速率加快，溫度升高，故A錯誤；              
B．旋搖下分批加入6.0mL乙酸酐，使反應(yīng)物濃度較小，反應(yīng)速率較慢，從而降低了反應(yīng)溫度，故B正確；
C．玻璃棒將塊狀物研碎，目的是防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應(yīng)，不利于控制溫度，故C錯誤；              
D．加20mL水，可以使溶液稀釋，降低反應(yīng)速率，還可以使溶液質(zhì)量增大，從而降低了溫度，故D正確；
故答案為：防止原料被產(chǎn)物包裹，使之充分反應(yīng)，提高產(chǎn)率；BD；
（2）苯胺微溶于冷水，而純乙酰苯胺不溶于冷水，可溶于熱水，且乙酸酐遇水緩慢反應(yīng)生成乙酸，所以可用冷水洗滌粗產(chǎn)品乙酰苯胺，從而除去含有的雜質(zhì)苯胺和乙酸酐，所以B正確，
故答案為：B；
（3）根據(jù)步驟③操作方法可知，由于乙酰苯胺的溶解度受溫度影響較大，為了避免溫度降低析出乙酰苯胺，所以需要趁熱過濾；加入過量的水的，可以避免在操作過程中因溶劑的損失或溫度的降低析出產(chǎn)物，影響產(chǎn)率，與活性炭的吸附性無關(guān)，所以AB正確，
故答案為：趁熱過濾；AB；
（4）抽濾時，顆粒太小會在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過，抽濾速度慢，
故答案為：沉淀顆粒太小則易在濾紙上形成一層密實的沉淀，溶液不易透過；
（5）①配制成飽和溶液后，加入過量20%的溶劑，可以防止后續(xù)過程中，溶劑損失、溫度降低可能導(dǎo)致的產(chǎn)物析出，有利于提高產(chǎn)率；
②趁熱過濾近沸溶液，乙酰苯胺的溶解度受溫度影響較大，較高溫度下可以減少在過濾過程中導(dǎo)致產(chǎn)物減少，有利于提高產(chǎn)率；
③過濾Ⅰ時用少量沸水淋洗燒杯和漏斗中的固體，合并濾液，避免燒杯和漏斗中有殘留的產(chǎn)物，可以提高產(chǎn)；
④加活性炭吸附，需要吸附有色物質(zhì)，無法提高產(chǎn)率；
⑤過濾Ⅱ時的洗滌選用熱水代替冷水洗滌固體，導(dǎo)致乙酰苯胺的溶解度增大，損失的乙酰苯胺較多，降低了產(chǎn)率；
根據(jù)以上分析可知，可以通過產(chǎn)率的有：①②③；不能提高產(chǎn)率的為：④⑤，所以C正確，
故答案為：C；
（6）5.0mL苯胺（密度1.04g/mL）的物質(zhì)的量為：$\frac{1.04g/mL×5.0mL}{93g/mol}$≈0.056mol，
6.0mL乙酸酐（密度1.08g/mL）的物質(zhì)的量為：$\frac{1.08g/mL×6.0mL}{102g/mL}$≈0.064mol，
乙酸酐過量，理論上反應(yīng)生成乙酰苯胺的物質(zhì)的量為0.056mol，
則該實驗乙酰苯胺的產(chǎn)率為：$\frac{6.75g}{135g/mol×0.056mol}$×100%≈89%，
故答案為：89%．

點評 本題通過用苯胺與乙酸酐為原料制取和提純乙酰苯胺，考查了化學(xué)實驗方案的設(shè)計方法，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，明確制備原理為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>