2020年高中化学 课时跟踪检测（十四）阿司匹林的合成 苏教版选修6

2020年高中化学 课时跟踪检测（十四）阿司匹林的合成 苏教版选修6

课时跟踪检测（十四） 阿司匹林的合成 ‎1．下列关于有机物的说法错误的是(　　)‎ A．CCl4可由CH4制得，可萃取碘水中的碘 B．石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物 C．乙醇、乙酸和乙酸乙酯能用饱和Na2CO3溶液鉴别 D．苯不能使KMnO4溶液褪色，因此苯不能发生氧化反应 解析：选D　CCl4可由CH4与Cl2发生取代反应而制得，可萃取碘水中的碘；石油主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃，天然气是甲烷，都属于碳氢化合物；乙醇与Na2CO3溶液互溶，乙酸与Na2CO3溶液反应放出二氧化碳气体，乙酸乙酯与Na2CO3溶液分层；苯虽然不能使KMnO4溶液褪色，但苯可以燃烧，燃烧是氧化反应。‎ ‎2．下列化合物中既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能在光照下与溴发生取代反应的是(　　)‎ A．甲苯　　　　　　 B．乙醇 C．丙烯 D．乙烯 解析：选C　能使溴的四氯化碳溶液褪色的物质分子结构中含有碳碳不饱和键，C和D符合，再根据能与溴发生取代反应的物质为分子结构中含有苯环或烷基的物质，因此只有C选项符合题意。‎ ‎3．阿司匹林的结构简式为，把阿司匹林放在足量的氢氧化钠溶液中煮沸，能发生反应的化学键是(　　)‎ ‎ A．①③ B．②③‎ C．①④ D．②④‎ 解析：选C　本题的关键是要理解和掌握酯与羧基的性质，两者都能与氢氧化钠溶液反应。‎ ‎4．有机物分子中原子间(或原子与原子团间)的相互影响会导致不同物质分子中相同基团化学性质的不同。下列各项事实不能说明上述观点的是(　　)‎ A．C6H5—CH3使酸性KMnO4溶液褪色，而CH4不能 8‎ B．能跟NaOH溶液反应，而CH3CH2OH不能 C．乙烯能发生加成反应，而乙烷不能 D．乙醛能发生加氢反应，而乙酸不能 解析：选C　乙烯和乙烷不具有相同的基团，其他各组的两种物质都具有相同的基团。‎ ‎5．在一定条件下，下列药物的主要成分都能发生①取代，②加成，③水解，④中和四种反应的是(　　)‎ 解析：选B　维生素B5、芬必得不能发生水解反应；摇头丸不能发生水解反应和中和反应。‎ ‎6．某种解热镇痛药的结构简式为 当它完全水解时，可能得到的产物有(　　)‎ A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 解析：选C　该有机物的分子中含有三个可水解的官能团，其中两个水解可产生四种分子。‎ 8‎ ‎7．阿司匹林口服时，具有解热镇痛作用，是一种常用的治疗感冒的药物，也可用于抗风湿，促进痛风患者尿酸的排泄。近年来还发现阿司匹林能抑制血小板凝聚，可防止血栓的生成；它的有效成分是乙酰水杨酸()。‎ 实验室以水杨酸(邻羟基苯甲酸)与乙酸酐[(CH3CO)2O]为主要原料合成乙酰水杨酸。‎ ‎[反应原理及部分装置]‎ ‎[实验流程]‎ 已知：①醋酸酐遇水分解生成醋酸。‎ ‎②水杨酸和乙酰水杨酸均微溶于水，但其钠盐易溶于水，副产物为高分子化合物，难溶于水。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)合成过程中要控制温度在‎85 ℃‎～‎90 ℃‎，最合适的加热方法____________。‎ ‎(2)用右图装置过滤比普通漏斗过滤的优点是________________。‎ ‎(3)粗产品提纯：‎ ‎①分批用少量饱和NaHCO3溶液溶解粗产品，目的是______________；判断该过程结束的现象是____________。‎ ‎②加浓盐酸、冷却后的操作是__________、__________、干燥、称重、计算产率。‎ ‎③纯度检验：取少许产品加入盛有2 mL水的试管中，加入1～2滴FeCl3溶液，溶液呈浅紫色，可能的原因是____________。‎ ‎(4)阿司匹林药片中乙酰水杨酸含量的测定步骤(假定只含乙酰水杨酸和辅料，辅料不参与反应)：‎ Ⅰ.称取阿司匹林样品m g；‎ Ⅱ.将样品研碎，溶于V1 mL a mol·L－1 NaOH(过量)并加热，除去辅料等不溶物，将所得溶液移入锥形瓶；‎ Ⅲ.向锥形瓶中滴加几滴甲基橙，用浓度为b mol·L－1的标准盐酸滴定剩余的NaOH，消耗盐酸的体积为V2 mL。‎ 8‎ 已知：乙酰水杨酸与过量NaOH溶液加热发生反应的化学方程式：‎ COOHOCOCH3＋3NaOHCOONaONa＋2H2O＋CH3COONa 则阿司匹林药片中乙酰水杨酸质量分数的表达式为：____________。‎ 解析：醋酸酐和水杨酸混合，然后向混合溶液中加入浓硫酸，相当于浓硫酸的稀释，并不断搅拌，防止局部受热而产生安全事故；摇匀后加热至‎85 ℃‎，然后冷却、过滤、水洗得到粗产品，向粗产品中加入饱和碳酸氢钠溶液，使乙酰水杨酸转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠，从而除去杂质；然后用浓盐酸洗涤剩余的碳酸氢钠，将乙酰水杨酸钠转化为乙酰水杨酸，最后过滤、洗涤、干燥得到乙酰水杨酸。(1)温度低于‎100 ℃‎时采用水浴加热。(2)用图装置过滤比普通漏斗过滤速度快、得到的产品较干燥。(3)①使乙酰水杨酸转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠，乙酰水杨酸钠易溶于水，从而除去杂质，且便于分离；乙酰水杨酸能和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体，所以判断该过程结束的现象是没有气体(CO2)产生；②加浓盐酸，冷却后的操作是过滤、洗涤、干燥，从而得到较纯净、干燥的产品；③酚羟基能和氯化铁发生显色反应，加入氯化铁溶液后混合溶液呈紫色，说明产品中仍然可能含有水杨酸。(4)乙酰水杨酸消耗的氢氧化钠的物质的量为aV1×10－3－bV2×10－3，乙酰水杨酸的物质的量是消耗的氢氧化钠的物质的量的，阿司匹林药片中乙酰水杨酸质量分数的表达式为。‎ 答案：(1)水浴加热 ‎(2)过滤速度快、得到的产品较干燥 ‎(3)①使乙酰水杨酸转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠，便于与杂质分离　没有气体(CO2)产生 ‎②过滤　洗涤 ‎③产品中仍然可能含有水杨酸 ‎(4) ‎8．工业上合成阿司匹林的流程如下图所示：‎ 请回答：‎ ‎(1)请写出反应釜中反应的化学方程式：__________________________；其中，甲苯的作用是____________，为了保证水杨酸能较为彻底地反应，通常采用的措施是______________________________。‎ ‎(2)粗品经提纯后才能作为药物使用。提纯可以分以下几步进行：‎ 8‎ ‎①分批用少量饱和碳酸钠溶液溶解乙酰水杨酸(阿司匹林)，化学方程式为__________；‎ ‎②过滤除去不溶物，将滤液缓慢加入浓盐酸中，析出乙酰水杨酸，化学方程式为______________________________________________；‎ ‎③再经过________、________操作，将得到的乙酰水杨酸用少量乙酸乙酯加热至完全溶解，冷却，乙酰水杨酸精品以针状晶体析出，将其加工成型后就可以使用了。‎ ‎(3)为了充分利用原料，循环再利用的例子在化工生产中屡见不鲜，试直接在上图中用箭头标出未反应完的原料循环利用的过程。‎ 解析：(1)从流程图上不难看出，在甲苯作溶剂的条件下，醋酸酐与水杨酸发生反应生成了乙酰水杨酸(阿司匹林)和醋酸。工业上通常用加入过量的廉价原料的方法以提高另一种原料的利用率，为了保证水杨酸能较为彻底地反应，显然要加入过量的醋酸酐。(2)阿司匹林分子中含有一个羧基，具有酸性，酸性比碳酸强，显然可以与饱和碳酸钠溶液反应，生成相应的盐而溶解。但阿司匹林的酸性不如盐酸强，所以生成的盐加入到浓盐酸中后，又可重新生成阿司匹林。析出的阿司匹林通过过滤得到，但其表面有一些杂质，需要通过洗涤除去，这样就可得到较为纯净的阿司匹林了。(3)在分离得到粗产品后，母液中仍然有过量的醋酸酐、没有完全反应的水杨酸、没有完全分离出的产品以及溶剂、试剂等，不能浪费，需要循环利用。‎ 8‎ ‎(3)‎ ‎9．阿司匹林(乙酰水杨酸)是由水杨酸和乙酸酐合成的：‎ 在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子间也能发生聚合反应，生成少量聚合物(副产物)。合成乙酰水杨酸的实验步骤如下：‎ ‎①向150 mL干燥锥形瓶中加入‎2.0 g水杨酸、5 mL 乙酸酐(密度‎1.08 g·mL－1)和5滴浓硫酸，振荡，待其溶解后，控制温度在85～‎90 ℃‎条件下反应5～10 min。然后冷却，即有乙酰水杨酸晶体析出。‎ ‎②减压过滤，用滤液淋洗锥形瓶，直至所有晶体被收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次，继续抽滤，尽量将溶剂抽干。然后将粗产品转移至表面皿上，在空气中风干。‎ ‎③将粗产品置于100 mL烧杯中，搅拌并缓慢加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌2～3分钟，直到没有二氧化碳气体产生为止。过滤，用5～10 mL蒸馏水洗涤沉淀，合并滤液于烧杯中，不断搅拌，慢慢加入15 mL 4 mol·L－1盐酸，将烧杯置于冷水中冷却，即有晶体析出。抽滤，用冷水洗涤晶体1～2次，再抽干水分，即得产品(纯净物)‎1.9 g。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)第①步中，要控制反应温度在85～‎90 ℃‎，应采用__________加热方法。用这种加热方法需要的玻璃仪器有__________________。‎ ‎(2)在第②步中，用冷水洗涤晶体，其目的是_______________________________。‎ ‎(3)第③步中，加入碳酸氢钠的作用是______________；加入盐酸的作用是__________________。‎ ‎(4)如何检验产品中是否混有水杨酸？______________________。‎ ‎(5)试计算本次合成阿司匹林的产率为________(保留二位有效数字)。‎ 解析：(1)水浴加热可以控制温度，需要的玻璃仪器有酒精灯、烧杯、温度计等；(2)洗涤晶体，除去表面的杂质，用冷水的目的是减小阿司匹林的溶解；(3)将阿司匹林转化为钠盐，钠盐溶于水，通过过滤而分离杂质；加入盐酸的目的是将钠盐酸化，重新转化为阿司匹林；(4)水杨酸属于酚类，通过FeCl3溶液的显色反应可以检验；(5)由‎2.0 g水杨酸、5 mL乙酸酐可以得出，乙酸酐过量，所以以水杨酸来计算，算出‎2.0 g水杨酸能够产生阿司匹林的质量：‎ 水杨酸～阿司匹林 8‎ ‎ 138　 　180‎ ‎ ‎2.0　‎　　m　m＝‎2.6 g，‎ 所以阿司匹林的产率为×100%＝73%。‎ 答案：(1)水浴　酒精灯、烧杯、温度计 ‎(2)洗涤晶体表面附着的杂质、减少阿司匹林因溶解而引起的损耗 ‎(3)使阿司匹林转化为可溶性盐，而与不溶性的物质相互分离　将阿司匹林的可溶性盐重新转化为阿司匹林 ‎(4)向水中加入少量产品，然后滴加FeCl3溶液，若有紫色出现，产品中有水杨酸；若无紫色出现，说明产品中不含水杨酸(答案合理即可)‎ ‎(5)73%‎ ‎10．葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得：‎ ＋Br2＋H2O―→＋2HBr 相关物质的溶解性见下表：‎ 物质名称 葡萄糖酸钙 葡萄糖酸 溴化钙 氯化钙 水中的溶解性 可溶于冷水易溶于热水 可溶 易溶 易溶 乙醇中的溶解性 微溶 微溶 可溶 可溶 实验流程如下：‎ C6H12O6溶液悬浊液 Ca(C6H11O7)2‎ 请回答下列问题：‎ ‎ (1)第①步中溴水氧化葡萄糖时，下列装置中最适合的是________。‎ 制备葡萄糖酸钙的过程中，葡萄糖的氧化也可用其他试剂，下列物质中最适合的是________。‎ A．新制Cu(OH)2悬浊液 8‎ B．酸性KMnO4溶液 C．O2/葡萄糖氧化酶 D．[Ag(NH3)2]OH溶液 ‎(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余，其目的是_________；本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)第③步需趁热过滤，其原因是_____________________________________________。‎ ‎(4)第④步加入乙醇的作用是________________________________________________。‎ ‎(5)第⑥步中，下列洗涤剂最合适的是________。‎ A．冷水　　　　　　 B．热水 C．乙醇 D．乙醇水混合溶液 解析：(1)反应需要控制在‎55 ℃‎，应用水浴加热的方法，应选择B装置；从选项分析，最合适的试剂应该是O2和葡萄糖氧化酶。(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余的目的是提高葡萄糖酸转化为葡萄糖酸钙的转化率，便于后续分离；氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙，故本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3。(3)因为葡萄糖酸钙易溶于热水，所以第③步采用趁热过滤的方法能减少葡萄糖酸钙的损失。(4)因为葡萄糖酸钙微溶于乙醇，所以在第④步加入乙醇可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度，有利于其析出。(5)根据表中相关物质溶解性知，第⑥步中最合适的洗涤剂是乙醇水混合溶液。‎ 答案：(1)B　C ‎(2)提高葡萄糖的转化率，便于后续分离　氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙 ‎(3)葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出，如不趁热过滤会损失产品 ‎(4)可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度，有利于葡萄糖酸钙析出 ‎(5)D 8‎