Question

實驗室用乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯。有關物質的相關數據如下表。 

化合物	相對分子質量	密度/g·cm-3	沸點/℃	溶解度/100g水
正丁醇	74	0.80	118.0	9
冰醋酸	60	1.045	118.1	互溶
乙酸正丁酯	116	0.882	126.1	0.7

（一）乙酸正丁酯的制備

①在干燥的50mL圓底燒瓶中，加入13.5mL正丁醇和7.2mL冰醋酸，再加入3～4滴濃硫酸，搖勻，投入1～2粒沸石。然后安裝分水器(作用：實驗過程中不斷分離除去反應生成的水)、溫度計及回流冷凝管，加熱冷凝回流反應

（二）產品的精制

②將分水器分出的酯層和反應液一起倒入分液漏斗中，用10 mL的水洗滌。有機層繼續(xù)用10 mL10%Na₂CO₃洗滌至中性，再用10 mL 的水洗滌，最后將有機層轉移至錐形瓶中，再用無水硫酸鎂干燥。

③將干燥后的乙酸正丁酯濾入50 mL 燒瓶中，常壓蒸餾，收集125～127 ℃的餾分，得11.6 g乙酸正丁酯

請回答有關問題。

（1）冷水應該從冷凝管 ___________（填a或b）管口通入。

（2）步驟①中不斷從分水器下部分出生成的水的目的是_________________________

步驟①中判斷反應終點的依據是_____________________________________。

（3）產品的精制過程步驟②中，第一次水洗的目的是_____________________________，用飽和Na₂CO₃溶液洗滌有機層，該步操作的目的是_________________________________。

（4）下列關于分液漏斗的使用敘述正確的是____

A．分液漏斗使用前必須要檢漏，只要分液漏斗的旋塞芯處不漏水即可使用

B．裝液時，分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的2/3

C．萃取振蕩操作應如右圖所示

D．放出液體時，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔

（5）步驟③的常壓蒸餾，需收集126℃的餾分，沸點大于140℃的有機化合物的蒸餾，一般不用上述冷凝管而用空氣冷凝管，可能原因是_________________________

（6）該實驗過程中，生成乙酸正丁酯（式量116）的產率是__________

Answer 1

【知識點】常見實驗操作步驟、實驗方案的設計與評價、酯的制備

【答案解析】 （1） a （1分）  （2）使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應產率；（2分）    分水器中的水層不再增加時，視為反應的終點。（2分）

（3）除去乙酸及少量的正丁醇；（2分）除去產品中含有的乙酸等雜質。（2分）

（4）D  （1分）    （5）防止因溫差過大，冷凝管炸裂。 （2分）

（6）  80% （2分）

解析：（1）冷水要充滿整個冷凝管就應該從冷凝管下管口通入；（2）因為酯化反應是可逆反應，所以不斷從分水器下部分出生成的水，可以使平衡正向移動，提高酯的產率；當分水器中的水層不再增加時，說明反應達到終點；（3）產品的精制過程步驟②中，反應液中還會有少量乙酸和正丁醇，第一次水洗的目的是除去乙酸及少量的正丁醇；用飽和Na₂CO₃溶液洗滌有機層，除去產品中含有的乙酸等雜質；（4）分液漏斗使用時注意事項：使用前要檢查活塞處和上口處是否漏水，故A錯誤；裝入分液漏斗內液體的總體積以不要超過分液漏斗容積的12為宜，裝得太多不利于液體的混合，故B錯誤；振蕩液體時要倒置分液漏斗，這樣有利于液體的混合，故C錯誤；分液時，上層液體從上口倒出，下層液體由下口放出。從下口放出液體時，要將上端玻璃塞的小孔或凹槽對準頸部的小孔使漏斗內外相通，及時關閉活塞，防止上層液體流出，故D正確。（5）沸點大于140℃的有機化合物的蒸餾，一般不用水冷凝管而用空氣冷凝管，防止因溫差過大，冷凝管炸裂。（6）正丁醇的質量=0.8 g/mL×13.5mL=10.8g；冰醋酸的質量=1.045g/mL×7.2mL=7.524g；先根據方程式判斷哪種物質過量，以不足量的為標準進行計算．
理論上7.524g乙酸完全反應生成酯的質量為xg，需正丁醇的質量是yg．
乙酸和正丁醇的反應方程式為

CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
     60g               74g                               116g            18g
     7.524g              yg                                xg
                                                          
所以x=14.5g   y=9.3g＜10.8g   所以正丁醇過量，乙酸正丁酯的產率=11.6g÷14.5g×100%=80%；

【思路點撥】本題考查酯的制備，比較綜合，尤其是實驗操作步驟，題目難度較大，注意相關基礎知識的積累。