夜雨聆风高中化学试题解析425
1. 某研究组采用如下方案实现了聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的快速降解，制备对苯二甲酸（Mr=166）。反应式：
实验步骤：
Ⅰ．向反应瓶中加入20mL H2O、10.0g NaOH、0.2g催化剂和磁搅拌子，搅拌并加热至135℃；随后加入10.0g PET，继续搅拌加热回流5min（回流温度138℃）。
Ⅱ．反应混合物冷却后倒出，用150mL水稀释；过滤，滤渣用水洗涤，合并滤液；从体系中分离催化剂。
Ⅲ．用稀盐酸调节滤液pH，析出沉淀；过滤，沉淀用水洗涤，干燥得到8.2g固体。
已知：常温下，催化剂为油状物，难溶于水，易溶于CH2Cl2。
回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ实验装置搭建时应选择的玻璃仪器是_______（填标号）。
（2）步骤Ⅰ中降解反应的主要产物为乙二醇和____________（填结构简式）。
（3）步骤Ⅱ中滤渣用水洗涤的目的是______________________，催化剂可采用________法便捷分离。
（4）步骤Ⅲ中用水洗涤是为除去沉淀上残留的_______和______（填名称）。
（5）取0.0175g步骤Ⅲ所得固体与0.0168g标准品均三甲氧基苯
Mr=168）混合；该混合物的核磁共振氢谱中，四种氢吸收峰（忽略杂质的氢吸收峰）的峰面积比为2∶4∶3∶9，则所得固体中对苯二甲酸含量为_____%（精确至1%）。
（6）若采用题中方法降解PET和
的混合物，当进行步骤Ⅲ时，调节滤液pH可实现上述两种聚合物降解产物的分步析出。
较大时，_______（填“PET”或“BPA-PC”）的降解产物析出。
答案：
（1）ADF
（2）
（3）①. 洗出滤渣表面吸附的对苯二甲酸钠，提高对苯二甲酸产率
②.分液
（4）①. 氯化钠
②.乙二醇
（5）95
（6）BPA−PC
分析：
实验目的是将PET进行降解，实验原理是将PET在NaOH溶液中水解，生成对苯二甲酸钠和乙二醇，再将对苯二甲酸钠用盐酸转化为对苯二甲酸。
步骤Ⅰ将PET在NaOH溶液中水解；步骤Ⅱ将反应后混合物中的催化剂分离出来，由于催化剂不溶于水而溶于有机溶剂，可用分液的方法；步骤Ⅲ用过滤的方法从混合物中分离出对苯二甲酸固体。
⑴实验需要加热冷凝回流，反应总液体体积约20mL，加上固体反应物，选用100mL两颈圆底烧瓶A，单口烧瓶B无法满足回流、搅拌、测温的多接口需求，而C容积太小。
冷凝回流需要球形冷凝管D。
冷凝回流温度为138℃，超过100℃，因此选择量程0~200℃的温度计F。
⑵步骤Ⅰ为碱性条件下PET的酯水解反应，酯基水解后在NaOH中，羧基转化为羧酸钠，因此主要产物为乙二醇和对苯二甲酸钠：
⑶未反应的PET等不溶物滤渣表面会吸附产物对苯二甲酸钠，洗涤可回收产物，提高产率。
已知催化剂常温下为油状物，难溶于水，与水体系分层，因此可直接分液分离，操作便捷。
⑷调节pH过程中，NaOH与盐酸反应生成NaCl，且产物中有乙二醇，沉淀表面会吸附残留的NaCl和乙二醇，因此水洗除去这两种杂质。
⑸均三甲氧基苯含3个苯环氢、9个甲氧基氢，峰面积比3∶9；对苯二甲酸含2个羧基氢、4个苯环氢，峰面积比2∶4，可见混合物中两种有机物的物质的量之比为1∶1。则有下列关系：
⑹PET降解产物为对苯二甲酸（羧酸），酸性较强，而BPA-PC降解产物为双酚A（酚类），酸性越弱，其盐容易在较低c(H+)（即较大pH）条件下析出，因此pH较大时，BPA-PC的降解产物先析出。
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