Question

Fridel—Crafts反應是向苯環上引入烷基最重要的方法，在合成上有很大的實用價值，該反應可以簡單表示如下：Ar+RXArR+HX △H<0（Ar表示苯基）。某化學興趣小組在實驗室先利用叔丁醇（沸點90.7⁰C)與鹽酸反應制得叔丁基氯（沸點50⁰C)，再利用Fridel—Crafts反應原理制備對叔丁基苯酚（熔點99⁰C)。反應流程及實驗裝置如下圖所示：


試回答下列問題：
（1）實驗裝置燒杯中漏斗的作用是________。
（2）巳知Fridel—Cxafts反應是放熱反應，為防止叔丁基氣的蒸氣被大量的HCl氣體帶走而影響產率，應將錐形瓶置于_______(填“冷水浴”或“熱水浴”）中。
（3）有機層中加入飽和氣化鈉溶液及飽和碳酸氫鈉溶液的作用可能是_______。通過    操作可將叔丁基氯粗產物轉化為較為純凈的叔丁基氯。
（4）某同學因去掉該制備裝置中的氣化鈣干燥管，發現產率很低(觀察不到對叔丁基苯酚白色固體)且錐形瓶中有大量的白霧，他推測是作催化劑的AlCl₃發生強烈水解所致，該同學設計如下實驗方案進行驗證，請完成下表內容。

實驗方案	實驗現象	能否說明水解
①將錐形瓶中白霧通入HNO3酸化的AgNO3溶液
②將充分冒白霧后的液體抽濾，得不溶性固體，將固體分成兩份，                                                                        。	兩份固體均溶解

 
（5）若上述同學稱取了9.4g苯酚與適量叔丁基氯反應，從反應液中提取出對叔丁基苯酚，將其配成100mL乙醇溶液，移取25.00mL溶液，滴定，消耗NaOH物質的量為5×10^－4moL，則以苯酚為基準計算對叔丁基苯酚產率的表達式為_______。

Answer 1

（16分）
（1）防止液體倒吸（2分）
（2）冷水浴（2分）
（3）除去叔丁基氯粗產物中的HCl（3分） 蒸餾（2分）
（4）（4分）

實驗方案	實驗現象	能否說明水解
①將錐形瓶中白霧通入HNO3酸化的AgNO3溶液	產生白色沉淀（1分）	不能（1分）
②將充分冒白霧后的液體抽濾，得不溶性固體，將固體分成兩份，一份加入足量的鹽酸，另一份加入足量的NaOH溶液，振蕩。（1分）	兩份固體均溶解	能（1分）

 
（5）（3分）

解析試題分析：（1）依題意，叔丁醇與過量的鹽酸發生取代反應，生成叔丁基氯和水，由于叔丁醇、叔丁基氯和水的沸點分別為90.7℃、50.7℃、100℃，則反應后從錐形瓶、干燥管逸出的氣體是鹽酸揮發出的HCl氣體，由于HCl易溶于水，所以燒杯中倒扣漏斗的作用是防止液體倒吸；（2）叔丁基氯的沸點為50.7℃，因此應將錐形瓶置于冷水浴中，可以防止叔丁基氯沸騰；（3）HCl的酸性比碳酸強，HCl的溶解度比NaCl大，由此推斷加入飽和氯化鈉溶液及飽和碳酸氫鈉溶液的作用是除去叔丁基氯粗產物中的HCl；由于叔丁醇、叔丁基氯的沸點分別為90.7℃、50.7℃，相差40℃，因此通過蒸餾可以從叔丁基氯粗產物中分離提純出叔丁基氯；（4）叔丁基氯與苯酚發生Fridel—Crafts反應，生成對叔丁基苯酚和HCl，由于觀察不到對叔丁基苯酚白色固體，則錐形瓶中白霧可能是無水AlCl₃，也可能是AlCl₃發生強烈水解產生的鹽酸，因此將白霧通入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，產生白色沉淀，只能說明白霧中存在Cl^－，不能證明AlCl₃水解；由于AlCl₃水解產物是氫氧化鋁和HCl，氫氧化鋁難溶于水，HCl易溶于水，將充分冒白霧后的液體抽濾，得到的不溶性固體為Al(OH)₃，Al(OH)₃是兩性氫氧化物，既能溶于強酸，又能溶于強堿，所以向一份固體中加入足量鹽酸，向另一份固體中加入足量NaOH溶液，若兩份固體均溶解，能說明AlCl₃水解；（5）由于1mol對叔丁基苯酚與1molNaOH恰好完全中和，由滴定時消耗NaOH物質的量推斷25.00mL溶液中含對叔丁基苯酚的物質的量為5×10^－4moL；由于100mL溶液是25.00mL溶液的4倍，則100mL溶液中含對叔丁基苯酚的物質的量為5×10^－4moL×；由于1mol苯酚與1mol對叔丁基苯氯完全反應時，生成1mol對叔丁基苯酚1molHCl，根據對叔丁基苯酚的物質的量推斷參加反應的苯酚的物質的量為5×10^－4moL×；苯酚的分子式為C₆H₆O，則相對分子質量為94，由于m=n?M，則參加反應的苯酚質量為5×10^－4moL××94g?mol^－1；由于苯酚的實際質量為9.4g，則參加反應的苯酚質量分數表達式（或以苯酚為基準計算對叔丁基苯酚產率的表達式）為≈2.0%。
考點：考查綜合實驗和化學計算，涉及尾氣吸收裝置中漏斗的作用、水浴的溫度的選擇、除雜試劑的作用、設計實驗方案、溶液配制、中和滴定、物質的量的有關計算、產率表達式等。