Question

乙酸乙酯是重要的有機合成中間體，廣泛應用于化學工業(yè)．實驗室利用如圖A裝置制備乙酸乙酯．

（1）若實驗中用乙酸和含¹⁸O的乙醇作用，該反應的化學方程式是：

 

．與教材采用的實驗裝置不同，此裝置中采用了球形干燥管，其作用是

 

．
（2）為了證明濃硫酸在該反應中起到了催化劑和吸水劑的作用，某同學利用上圖所示裝置進行了以下4個實驗．實驗開始先用酒精燈微熱3min，再加熱使之微微沸騰3min．實驗結束后充分振蕩小試管Ⅱ再測有機層的厚度，實驗記錄如下：

實驗編號	試管Ⅰ中試劑	試管Ⅱ中試劑	有機層的厚度/cm
A	2mL乙醇、1mL乙酸、 1mL 18mol?L-1濃硫酸	飽和Na2CO3溶液	3.0
B	2mL乙醇、1mL乙酸		0.1
C	2mL乙醇、1mL乙酸、 3mL 2mol?L-1 H2SO4		0.6
D	2mL乙醇、1mL乙酸、鹽酸		0.6

①實驗D的目的是與實驗C相對照，證明H⁺對酯化反應具有催化作用．實驗D中應加入鹽酸的體積和濃度分別是

 

mL和

 

mol?L^-1．
②分析實驗

 

（填實驗編號）的數據，可以推測出濃H₂SO₄的吸水性提高了乙酸乙酯的產率．
（3）若現有乙酸90g，乙醇138g發(fā)生酯化反應得到88g乙酸乙酯，試計算該反應的產率為

 

．
（4）現擬分離含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗產品，如圖是分離操作步驟流程圖．圖中

 

內為適當的試劑，

 

內為適當的分離方法．

①試劑a是

 

；分離方法②是

 

，分離方法③是

 

．分離方法①是分液，在具體操作中應充分振蕩，然后靜置，待分層后

 

（填標號）．
A．直接將乙酸乙酯從分液漏斗上口倒出
B．直接將乙酸乙酯從分液漏斗下口放出
C．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸乙酯從下口放出
D．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸乙酯從上口放出
②在得到的A中加入無水碳酸鈉粉末，振蕩，目的是

 

．
（5）為充分利用反應物，甲、乙兩位同學分別設計了如圖甲、乙兩個裝置（乙同學待反應完畢冷卻后，再用飽和碳酸鈉溶液提取燒瓶中的產物）．你認為最合理的是

 

．

Answer 1

考點：乙酸乙酯的制取,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（1）羧酸與醇發(fā)生的酯化反應中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互結合生成水；
球形干燥管容積較大，利于乙酸乙酯充分與空氣進行熱交換，起到冷凝的作用，也可起到防止倒吸的作用；
（2）①對比試驗關鍵是要采用控制變量，即控制一個變量，其它條件不變；
②分析使用濃硫酸和稀硫酸的稀硫酸的實驗，比較哪種條件下生成的乙酸乙酯多；
（3）先判斷過量情況，根據反應方程式及不足量計算出生成乙酸乙酯的質量，然后計算出乙酸乙酯的產率；
（4）①由分離流程可知，分離粗產品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，加入飽和碳酸鈉溶液，乙酸乙酯不溶于飽和碳酸鈉，采用分液的方法即可，水層中的乙酸鈉要用硫酸反應得到乙酸，再蒸餾得到乙酸，乙酸乙酯的密度小于水，分層后乙酸乙酯在上層，下層為水層，先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸乙酯從上口放出；
②無水碳酸鈉粉末是一種良好的吸水劑，可以除掉乙酸乙酯中混有的少量水；
（5）根據圖中甲、乙兩個裝置的不同點和制取乙酸乙酯的反應原理進行解答；

解答： 解：（1）羧酸與醇發(fā)生的酯化反應中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互結合生成水，其它基團相互結合生成酯，同時該反應可逆，反應的化學方程式為
CH₃COOH+CH₃CH₂¹⁸OHCH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O；球形干燥管容積較大，使乙酸乙酯充分與空氣進行熱交換，起到冷凝的作用，也可起到防止倒吸的作用，
故答案為：冷凝和防止倒吸；
（2）①本題是研究實驗D與實驗C相對照，證明H⁺對酯化反應具有催化作用的條件，題中采用了一個變量，實驗C 2mol?L^-1 H₂SO₄，實驗D鹽酸，所以達到實驗目的，實驗D與實驗C中H⁺的濃度一樣，實驗C 3mL乙醇、2mL乙酸、2mol?L^-1 H₂SO₄，實驗D 3mL乙醇、2mL乙酸、鹽酸，要保證溶液體積一致，才能保證乙醇、乙酸的濃度不變，鹽酸體積為4mL，實驗D與實驗C中H⁺的濃度一樣，所以鹽酸的濃度為4mol?L^-1，
故答案為：3，4；
②對照實驗A和C可知：試管Ⅰ中試劑實驗A中使用1mL18mol?L^-1 濃硫酸，生成的乙酸乙酯比C中生成的乙酸乙酯大很多，說明濃硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的產率，
故答案為：A C；
（3）90g乙酸的物質的量為：

90

60g/mol

=1.5mol，138g乙醇的物質的量為：

138g

46g/mol

=3mol，顯然乙醇過量，理論上生成的乙酸乙酯的物質的量需要按照乙酸的量進行計算，根據反應CH₃COOH+C₂H₅OHCH₃COOC₂H₅+H₂O可知，理論上生成乙酸乙酯的物質的量為1.5mol，而實際上生成了88g，則乙酸乙酯的產率為：

88g

88g/mol×1.5mol

×100%=66.7%，
故答案為：66.7%；
（4）①乙酸乙酯是不溶于水的物質，乙醇和乙酸均是易溶于水的，乙酸和乙醇的碳酸鈉水溶液是互溶的，分離粗產品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，加入飽和碳酸鈉溶液，實現酯與乙酸和乙醇的分離，分離油層和水層采用分液的方法即可．對水層中的乙酸鈉和乙醇進一步分離時應采取蒸餾操作分離出乙醇．然后水層中的乙酸鈉，根據強酸制弱酸，要用濃硫酸反應得到乙酸，再蒸餾得到乙酸；乙酸乙酯的密度小于水，分層后乙酸乙酯在上層，下層為水層，先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸乙酯從上口放出；
故答案為：ab；①②③；飽和Na₂CO₃溶液；蒸餾；蒸餾；D；
②無水碳酸鈉粉末是一種良好的吸水劑，可以除掉乙酸乙酯中混有的少量水，
故答案為：除去乙酸乙酯中混有的少量水；
（5）圖中甲、乙兩個裝置的不同點，乙裝置能將易揮發(fā)的反應物乙酸和乙醇冷凝回流到反應容器中，繼續(xù)反應，而甲不可，
故答案為：乙．

點評：本題考查了乙酸乙酯的制備、混合物的分離和提純，題目綜合性強，注意掌握乙酸乙酯的制備原理和產物分離和提純的實驗方法，難度中等．