实验探究__乙酸和乙醇的酯化反应

实验探究乙酸和乙醇的酯化反应1.实验试剂：乙醇、乙酸、浓H2SO4。2.实验装置（如图所示）3.乙酸乙酯制备实验中的注意事项(1)试剂的加入顺序为:乙醇、浓硫酸和冰醋酸,不能先加浓硫酸。(2)浓硫酸在此实验中起催化剂和吸水剂的作用。(3)要用酒精灯小心加热，以防止乙酸和乙醇大量挥发，液体剧烈沸腾。(4)防暴沸的方法：盛反应液的试管要倾斜约45°，试管内加入少量碎瓷片。(5)长导管的作用：导气兼起冷凝作用。(6)饱和Na2CO3溶液的作用:吸收挥发出来的乙醇和乙酸,同时减少乙酸乙酯的溶解，便于分层析出与观察产物的生成。(7)防倒吸的方法：导管末端在饱和Na2CO3溶液的液面上或用球形干燥管代替导管。(8)不能用NaOH代替Na2CO3,因为NaOH溶液碱性很强，会使乙酸乙酯水解。(9)提高产率采取的措施（该反应为可逆反应）：①用浓H2SO4吸水，使平衡向正反应方向移动。②加热将酯蒸出。③可适当增加乙醇的量，并有冷凝回流装置。4.问题讨论(1)属于取代反应反应的实质:酸脱羟基,醇脱氢,其余部分相互结合成酯。(2)酯化反应和酯的水解反应,互为可逆反应,但酯化反应用浓H2SO4作催化剂而酯的水解用稀H2SO4作催化剂。【实验探究1】可用图示装置制取少量乙酸乙酯(酒精灯等在图中均已略去）。请填空：(1)试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2mL,正确的加入顺序及操作是_______________________________。(2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸,在加热前应采取的措施是___________________________。(3)实验中加热试管a的目的是：①______________________________________;②______________________________________。(4)试管b中加有饱和Na2CO3溶液,其作用是______________________________________________。解析（1）浓H2SO4溶解时放出大量的热，因此应先加入乙醇然后边摇动试管边慢慢加入浓H2SO4,最后再加入冰醋酸。（2）为了防止发生暴沸应在加热前向试管中加入几片沸石（或碎瓷片）。（3）加热试管可提高反应速率,同时可将乙酸乙酯及时蒸出，有利于提高乙酸乙酯的产率。（4）乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中溶解度很小，而随乙酸乙酯蒸出的乙酸和乙醇在其中的溶解度很大，因此便于分离出乙酸乙酯。（5）试管内液体分层，上层为油状液体，因为乙酸乙酯的密度小于水的密度。答案(1)先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入(2)在试管a中加入几粒沸石（或碎瓷片）(3)①加快反应速率②及时将产物乙酸乙酯蒸出，以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动(4)吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇并减少乙酸乙酯的溶解(5)b中的液体分层，上层是透明的油状液体实验室制取乙酸乙酯时，为防止倒吸，可用干燥管（如图）、倒扣的漏斗等装置来替代图中的竖立的导管。规律技巧【实验探究2】已知下列数据：学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：①在30mL的大试管A中按体积比1∶4∶4的比例配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液；②按下图连接好装置(装置气密性良好),用小火均匀地加热装有混合溶液的大试管5~10min；物质熔点(℃)沸点(℃)密度(g/cm3)乙醇-117.078.00.79乙酸16.6117.91.05乙酸乙酯-83.677.50.90浓硫酸(98%)-338.01.84③待试管B收集到一定量的产物后停止加热，撤去试管B并用力振荡，然后静置待分层；④分离出乙酸乙酯层、洗涤、干燥。请根据题目要求回答下列问题：(1)配制该混合溶液的主要操作步骤为_______________________________________________________。写出制取乙酸乙酯的化学方程式:___________________________________________________________。(2)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是(填字母)_________。A.中和乙酸和乙醇B.中和乙酸并吸收部分乙醇C.乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比在水中更小，有利于分层析出D.加速酯的生成，提高其产率(3)步骤②中需要小火均匀加热操作，其主要理由是___________________________________________。(4)指出步骤③所观察到的现象:____________________________________________________________；分离出乙酸乙酯后,为了干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为(填字母)_________。A.P2O5B.无水Na2SO4C.碱石灰D.NaOH固体(5)某化学课外小组设计了如右图所示的制取乙酸乙酯的装置（图中的铁架台、铁夹、加热装置已略去），与上图装置相比，此装置的主要优点有_____________________________________________________________________________________________________________。解析(1)配制乙醇、浓硫酸、乙酸混合液时，各试剂加入试管的顺序依次为：CH3CH2OH→浓硫酸→CH3COOH。将浓硫酸加入乙醇中，边加边振荡是为了防止混合时产生的热量导致液体飞溅造成事故;将乙醇与浓硫酸的混合液冷却后再与乙酸混合,是为了防止乙酸的挥发造成原料的损失。在加热时试管中所盛溶液不能超过试管容积的因为试管容积为30mL,那么所盛溶液不超过10mL,按体积比1:4:4的比例配浓硫酸、乙酸和乙醇的混合溶液，由此可知，对应的浓硫酸、乙酸和乙醇的体积为1mL、4mL、4mL。既然在题中已经给定的是30mL的大试管，那就不能用其他规格的试管,在答题时要特别。31注意。配制混合溶液的主要操作步骤可叙述为：在一支30mL的大试管(A)中注入4mL乙醇,缓慢加入1mL的浓硫酸,边加边振荡试管，待冷却至室温时，再加入4mL乙酸并摇匀。其反应的化学方程式为：CH3COOH+HOCH2CH3CH3COOC2H5+H2O。(2)饱和碳酸钠溶液的作用主要有3个：①使混入乙酸乙酯中的乙酸与Na2CO3反应而除去；②使混入的乙醇溶解；③使乙酸乙酯的溶解度减小，减少其损耗及有利于它的分层和提纯。故选B、C项。(3)根据各物质的沸点数据可知,乙酸（117.9℃）、乙醇(78.0℃)的沸点都比较低，且与乙酸乙酯的沸点(77.5℃)比较接近，若用大火加热，反应物容易浓硫酸△随生成物（乙酸乙酯）一起蒸出来，导致原料的大量损失；另一个方面，温度太高，可能发生其他副反应。(4)在步骤③中的主要现象是：试管B中的液体分成上下两层,上层油状液体无色(可以闻到水果香味),下层液体（浅）红色,振荡后下层液体的红色变浅。分离出来的是粗产品乙酸乙酯，乙酸乙酯粗产品的提纯步骤为：①向粗产品中加入碳酸钠粉末（目的是除去粗产品中的乙酸）；②向其中加入饱和食盐水与饱和氯化钙溶液，振荡、静置、分液（目的是除去粗产品中的碳酸钠、乙醇）；③向其中加入无水硫酸钠（目的是除去粗产品中的水）；④最后将经过上述处理后的液体放入另一干燥的蒸馏瓶内,再蒸馏，弃去低沸点馏分，收集温度在76~78℃之间的馏分即得纯的乙酸乙酯。故选B(5)对比两个实验装置图，结合乙酸乙酯制备过程中的各种条件控制,可以看出后者的三个突出的优点：①增加了温度计，便于控制发生装置中反应液的温度,减少副产物的产生;②增加了分液漏斗,有利于及时补充反应混合液,以提高乙酸乙酯的产量;③增加了水冷凝装置，有利于收集产物乙酸乙酯。答案(1)在一支30mL的大试管(A)中注入4mL乙醇,缓慢加入1mL的浓硫酸,边加边振荡试管，待冷却至室温时，再加入4mL乙酸并摇匀CH3COOH+HOCH2CH3CH3COOC2H5+H2O(2)BC(3)根据各物质的沸点数据可知,乙酸（117.9℃）、乙醇(78.0℃)的沸点都比较低，且与乙酸乙酯的沸点(77.5℃)比较接近,若用大火加热,反应物容易随生成物(乙酸乙酯)一起蒸出来，导致原料的大量损失;另一个方面,温度太高,浓硫酸△(4)试管B中的液体分成上下两层，上层油状液体无色(可以闻到水果香味),下层液体(浅)红色,振荡后下层液体的红色变浅B(5)①增加了温度计,便于控制发生装置中反应液的温度,减少副产物的产生;②增加了分液漏斗，有利于及时补充反应混合液，以提高乙酸乙酯的产量；③增加了水冷凝装置，有利于收集产物乙酸乙酯返回