Question

乙酰水楊酸俗稱阿司匹林，是一種歷史悠久的解熱鎮痛藥。合成原理是：

虛框中為提純原理，是為了除去該反應的副產物：水楊酸酐、乙酰水楊酸水楊酯、乙酰水楊酸酐和聚合物等。水楊酸（熔點158℃）和乙酰水楊酸（熔點135℃）微溶于冷水、可溶于熱水和乙酸乙酯。生產流程是：
 
（1）操作I、III的名稱是      ；使用熱水浴加熱的原因是                   。
（2）可以循環利用的是       ；固體2的成份是                            。
（3）為了檢驗產品中是否含有水楊酸，并進行精制（除去產品中的其它反應物和副產物），進行以下操作，請完成下表：

序號	操作	現象	結論
檢 驗	取幾粒產品晶體投入裝適量熱水的試管中，振蕩	得無色溶液
	向試管中滴入       溶液	.	產品中有水楊酸
重 結晶	將粗產品溶于適量的水中，水浴加熱，趁熱過濾，將濾液                ，抽濾	有晶體析出	精產品

 
（4）用中和法測定產品純度：
取a g產品溶解于V₁ mL1mol/L的NaOH溶液中，加熱使乙酰水楊酸水解，再用1 mol/L的鹽酸滴定過量的NaOH，當滴定終點時消耗鹽酸V₂ mL；計算出產品純度為                            （只需列出計算表達式，不必化簡。乙酰水楊酸分子量為180）。

Answer 1

（17分）
（1）（共4分）過濾（2分，從信息水楊酸和乙酰水楊酸的熔點看出它們常溫是固體，而副產物分子量更大，常溫更是固體，所以分離用過濾）   易于控制反應溫度在50-60℃（2分。只答出50-60℃、沒有“易于控制溫度”字樣只給1分）
（2）（共4分）溶液1（2分。說明：方框二中殘余反應物暗示）    副產物（或水楊酸酐、乙酰水楊酸水楊酯、乙酰水楊酸酐和聚合物其中一種。2分）[說明：信息中的水楊酸和乙酰水楊酸的物理常數暗示為固體] 
（3）（共6分）  檢驗：三氯化鐵溶液（2分）   出現紫色（2分）
重結晶：冷卻至室溫（或降溫結晶、或冷卻結晶。2分。說明：信息中的水楊酸和乙酰水楊酸微溶于冷水、可溶于熱水，說明要得到更多的產物需降溫結晶）
（4）（共3分）（或 、，合理列式均給分）  [說明：1mol乙酰水楊酸徹底水解時最多可中和3molNaOH]

試題分析：（1）從信息水楊酸和乙酰水楊酸的熔點看出它們常溫是固體，且二者可溶于熱水，微溶于冷水，則乙酰水楊酸及殘余的水楊酸、水楊酸分子內酯化成的環狀酯等為固體I的主要成分，乙酸與水以任意比例互溶，則溶液I的主要成份是反應副產物乙酸、反應殘余物水楊酸等，所以分離固體I、溶液I的操作I為過濾；根據已知合成原理可知，水楊酸與乙酸酐在濃H₂SO₄、50-60℃下發生取代反應反應，生成乙酰水楊酸和乙酸，則使用熱水浴加熱的原因是易于控制反應溫度在50-60℃；（2）由于溶液I中含有殘余反應物水楊酸，因此可以循環利用；根據虛框中的提純原理可知，羧酸的酸性比碳酸強，則固體I中的乙酰水楊酸能溶于飽和碳酸鈉溶液，而副產物中的水楊酸酐、乙酰水楊酸水楊酯、乙酰水楊酸酐和水楊酸縮聚反應產生的高聚酯等不溶于飽和碳酸鈉溶液，因此固體2的成分是副產物（或水楊酸酐、乙酰水楊酸水楊酯、乙酰水楊酸酐和聚合物其中一種）；（3）水楊酸的官能團是羧基和酚羥基，前者可用氣體法檢驗，后者可用顯色反應法或沉淀法檢驗，因此可用向步驟1所得溶液中滴入過量飽和NaHCO₃溶液（或少量FeCl₃溶液或少量飽和溴水），若產生無色無味氣體（或溶液顯紫色或產生白色沉淀），說明產品中含有水楊酸；因為信息中的水楊酸和乙酰水楊酸微溶于冷水、可溶于熱水，說明要得到更多的產物需降溫結晶，則重結晶時，將粗產品溶于適量蒸餾水中，水浴加熱，趁熱過濾，將濾液冷卻至室溫（或降溫結晶、或冷卻結晶）；（4）首先，用c?V=n求NaOH總的物質的量；其次，由NaOH與HCl中和滴定時的系數之比等于物質的量之比求過量NaOH的物質的量；第三步，由二者之差求與乙酸水楊酸反應的NaOH的量；第四步，由于1分子乙酰水楊酸最多與3分子NaOH反應，根據乙酰水楊酸與NaOH的系數之比等于物質的量之比求乙酰水楊酸的物質的量；第五步，由nM=m求乙酰水楊酸的質量；最后，根據乙酰水楊酸的質量除以產品的質量求產品純度；綜合上述計算，可得產品的純度計算表達式為
×100%。