Question

【題目】甲酸正丁酯是重要的有機原料，可通過酯化反應制得。已知A的核磁共振氫譜吸收峰的高度比為3:2:2:1，丙烯在通常條件下穩定，但遇強氧化劑時容易被氧化生成CO2。

Ⅰ．正丁醇（CH3CH2CH2CH2OH）的制備。

某研究性學習小組為合成正丁醇，查閱資料得知一條合成路線：

CH3CH=CH2＋CO＋H2 A（液態）正丁醇；

（1）已知反應1的原子理論利用率為100%，請寫出A的結構簡式_________________。

（2）制丙烯時，還產生少量SO2、CO2及水蒸氣，該小組用以下試劑檢驗這四種氣體，混合氣體通過試劑的順序是_______________(填序號，試劑可以重復使用)。

①飽和Na2SO3溶液 ②酸性KMnO4溶液

③石灰水 ④無水CuSO4 ⑤品紅溶液

Ⅱ．甲酸正丁酯的合成。

某研究性學習小組利用如右圖裝置進一步合成甲酸正丁酯。

（3）大試管中溶液的作用除了溶解正丁醇外，還有____________________________。

(4)若大試管中溶液是NaOH溶液，則收集到的產物比預期的少，其原因是_______。（用化學方程式表示）

（5）已知反應結束后燒瓶中是甲酸、正丁醇、甲酸正丁酯和硫酸的混合物，為了回收大量未反應的甲酸和正丁醇，該研究性小組根據相關理化性質設計以下分離操作步驟流程圖。

	甲酸	正丁醇	甲酸正丁酯
熔點/℃	8.4	-88.9	-91
沸點/℃	100.8	117.7	107
溶解性	三者能相互溶解。

上述流程圖中，操作1是___________，試劑b是____________。

Answer 1

【答案】 CH3CH2CH2CHO ④⑤①⑤③② 吸收甲酸，降低甲酸正丁酯的溶解度 CH3COOCH2CH2CH2CH3＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2CH2CH2OH 分液 H2SO4

【解析】（1）反應1為CH3CH=CH2＋CO＋H2 →A，該反應的原子理論利用率為100%，且A的核磁共振氫譜吸收峰的高度比為3:2:2:1，則A為正丁醛，結構簡式為CH3CH2CH2CHO。（2）檢驗丙烯可以用溴水，檢驗SO2可以用溴水、品紅溶液或石灰水，檢驗CO2可以石灰水，檢驗水蒸氣可以無水CuSO4，所以檢驗這四種氣體必需考慮試劑的選擇和順序，只要通過溶液，就會產生水蒸氣，因此先檢驗水蒸氣；然后檢驗SO2并在檢驗之后除去SO2，除SO2可以用飽和Na2SO3溶液，最后檢驗CO2和丙烯，因此順序為④⑤①⑤③②。（3）甲酸和正丁醇易揮發，產品中混有甲酸和正丁醇，則大試管中溶液的作用除了溶解正丁醇外，還有吸收甲酸，降低甲酸正丁酯在水中的溶解度，利于分層析出的作用。（4）甲酸正丁酯在NaOH溶液存在的條件下會部分發生水解，所以若大試管中溶液是NaOH溶液，則收集到的產物比預期的少，方程式為CH3COOCH2CH2CH2CH3＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2CH2CH2OH。（5）根據乙酸乙酯的制備原理，混合物中加入飽和碳酸鈉，甲酸與碳酸鈉反應生成甲酸鈉、二氧化碳和水，正丁醇溶解在碳酸鈉溶液中，甲酸正丁酯不溶于碳酸鈉溶液，溶液分層，試劑a為飽和碳酸鈉溶液，操作1為分液，B是甲酸鈉和正丁醇的混合液，操作2為蒸餾，D是正丁醇，C為甲酸鈉溶液，根據強酸制弱酸的原理，試劑b是硫酸，操作3為蒸餾。