高中化学实验全解-有机实验5-乙酸乙酯和乙酸丁酯的制备(教师版)

-1-有机实验：乙酸乙酯和乙酸丁酯的制备考情分析五年高考考情分析年份2009年2010年2011年2012年2013年题号1112——1210分值3333考点乙酸丁酯的制备乙酸丁酯的制备乙酸乙酯的除杂乙酸乙酯和乙酸丁酯制备的实验原理小结在上海的近年高考中乙酸乙酯和乙酸丁酯的制备常有考查，主要考点包括产物的除杂、实验原理和实验操作及装置的选择，以及有关两个实验的异同点的比较。高考链接1．【2013年上海高考10】下列关于实验室制备乙酸乙酯和乙酸丁酯的描述正确的是（）A．均采用水浴加热B．制备乙酸丁酯时正丁醇过量C．均采用边反应边蒸馏的方法D．制备乙酸乙酯时乙醇过量2．【2012年上海高考12】下列有机化合物中均含有酸性杂质，除去这些杂质的方法中正确的是（）A．苯中含苯酚杂质：加入溴水，过滤B．乙醇中含乙酸杂质：加入碳酸钠溶液洗涤，分液C．乙醛中含乙酸杂质：加入氢氧化钠溶液洗涤，分液D．乙酸丁酯中含乙酸杂质：加入碳酸钠溶液洗涤，分液3．【2010年上海高考12】下列实验操作或实验事故处理正确的是（）A．实验室制溴苯时，将苯与液溴混合后加到有铁丝的反应容器中B．实验室制硝基苯时，将硝酸与苯混合后再滴加浓硫酸C．实验时手指不小心沾上苯酚，立即用70℃以上的热水清洗D．实验室制乙酸丁酯时，用水浴加热-2-4．【2009年上海高考11】1-丁醇和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为115～125℃，反应装置如右图。下列对该实验的描述错误的是（）A．不能用水浴加热B．长玻璃管起冷凝回流作用C．提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤D．加入过量乙酸可以提高1-丁醇的转化率5．【2005年上海高考1】下列化学名词正确的是（）A．三溴笨酚B．烧碱C．乙酸乙脂D．石碳酸答案：1.D2.D3.A4.C【解析】该酯化反应需要的温度为115～125℃，水浴的最高温度为100℃，A项正确。长导管可以起到冷凝回流酸和醇的作用，B项正确。乙酸丁酯在氢氧化钠溶液中容易发生水解，C项错。在可逆反应中，增加一种反应物浓度可以提高另一种反应物的转化率，D项正确。教材梳理一、乙酸乙酯的制取【实验原理】乙酸和乙醇在浓硫酸、环境温度85℃左右的条件下通过酯化反应制得乙酸乙酯。CH3COOH+CH3H2OH浓硫酸CH3COOCH2CH3+H2O【实验用品】：试管、试管夹、铁架台、酒精灯、单孔橡皮塞、导管、烧杯。乙醇、乙酸、98％浓硫酸、饱和碳酸钠溶液。-3-【实验内容】实验步骤实验现象分析和结论在试管里加入3mL乙醇，然后一边摇动，一边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL冰醋酸，再加入少量沸石，用酒精灯小心均匀地加热10min，将产生的气体经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上液体微沸，盛有碳酸钠的试管中出现液体分层在盛有碳酸钠溶液的试管里，可以闻到果香气味，看到溶液分层现象反应的化学方程式：CH3COOH+CH3H2OH浓硫酸CH3COOCH2CH3+H2O【思考与讨论】1、实验中药品的添加顺序为先乙醇再浓硫酸最后乙酸2、浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂（使平衡右移）3、试管：向上倾斜45°，目的是增大受热面积4、为什么采用水浴加热由于乙酸和乙醇沸点低，若反应的温度过高，加热过猛，不但乙醇和乙酸会大量损失，而且会产生副作用，另外也容易造成暴沸。故应用酒精灯小心均匀地加热，温度控制在100℃左右。一般烧至沸腾就应停止加热。为了较好地控制反应温度，最好采用水浴加热，控制在沸水温度下反应，这样，既能控制反应温度，又能保证受热均匀。5、导管：较长，起到导气、冷凝作用6、为什么导管口不能接触液面？这是因为加热反应的混合液时有可能产生爆沸，而逸出的乙醇和乙酸又易溶于水，如果把导管口伸入到饱和碳酸钠溶液中，可能产生倒吸作用，把碳酸钠溶液吸入到反应混合液中，从而使反应失败7、为什么要将乙酸乙酯蒸出，而不是在反应的试管中直接获得乙酸乙酯乙酸乙酯的沸点是77℃，在加热乙醇、乙酸和浓硫酸的混合液时，反应生成的乙酸乙酯会变成蒸汽外逸，如果在反应的试管里收集产物，损失较大。而采用回流装置，把带有单孔塞的长玻璃管插在反应的试管上，可以减少一部分损失。对于处于平衡状态的可逆反应来说，减少生成物的浓度，平衡会向右移动。因此，在反应的试管上接一个带有单孔塞的玻璃弯管，并用另一试管来收集乙酸乙酯。这样，由于乙酸乙酯容易挥发，在反应过程中，不断被蒸馏，通过导管冷却，凝结在另一试青中，有利于酯化反应的进行，更能提高乙酸乙酯的产率，效果更佳。-4-8、该反应为可逆反应，试依据化学平衡移动原理设计增大乙酸乙酯产率的方法小心均匀加热，保持微沸，有利于产物的生成和蒸出，提高产率9、如何停止加热？当液面有透明的无色液体浮现的时候，应先取下盛有饱和碳酸钠溶液的试管，再停止加热10、向收集乙酸乙酯的试管中碳酸钠碳酸溶液的作用是什么？①除去乙酸乙酯中混有的乙酸和乙醇（中和乙酸；吸收乙醇）②降低乙酸乙酯在水中的溶解度附录：实验参考数据物质熔点（℃）沸点（℃）密度（g/cm3）乙酸16.6117.9℃1.05乙醇-117.078.5℃0.79乙酸乙酯-83.677.50.90浓硫酸—338.01.84二、制备乙酸丁酯【实验原理】乙酸和1-丁醇在浓硫酸、环境温度115～125℃条件下通过酯化反应制得乙酸丁酯。CH3COOH+C4H9OH浓硫酸CH3COOC4H9+H2O反应有一定的可逆性，一般通过提高相对廉价的乙酸浓度和及时移去产物水，能使反应转化率达90%。由于乙酸乙酯的沸点较高，所以采用制备溴苯、硝基苯的方法即先制备、后提纯。其次制备乙酸丁酯的环境温度较高，不能采用水浴。制备反应器可选用大试管，反应完成后再将反应液倒入分液漏斗中洗涤，进行提纯操作。为防止温度过高(易碳化)，可用石棉网控制，即把大试管防在石棉网上方的空气中。由于乙酸易挥发，且反应较慢，故采用制硝基苯的装置，即用长玻璃导管作空气冷凝回流，以提高反应转化率。提纯乙酸丁酯可选用水、碳酸钠（15%）溶液洗涤。【实验用品】大试管或圆底烧瓶(100ml)、直形长导管(30cm)、烧杯、量筒(10mL)、分液漏斗、铁架台（附铁夹、铁圈）、石棉网、玻璃棒1-丁醇、冰醋酸、98.3%浓硫酸、15%碳酸钠溶液、pH试纸【实验步骤】1．制备乙酸丁酯。(1)按右图装配好装置。(2)向大试管（干燥）中加入9.2mL1-丁醇（约7.4g，0.10mol）和7.0mL乙酸(约7.2g，0.12mol)，再滴入3～4滴浓硫酸，混合均匀。(3)将大试管塞上带长导管的塞子，放在石棉网上方加热（提示：在加试剂时，可以点燃酒精灯预热石棉网上方的空气，以缩短加热时间）。当反应液呈沸腾状有明显反应时（石棉网上方试管底部附近空气温度约116℃，继续加热回流，10min，停止加热，冷却。-5-2．提纯乙酸丁酯。(1)将大试管中的反应液倒入分液漏斗中，静置，分去水层。用pH试纸测定乙酸丁酯的酸性。(2)向分液漏斗中加入约10mL。蒸馏水，振荡洗涤，静置，分去水层。(3)再向分液漏斗中加入15%碳酸钠溶液洗涤，每振荡三、四次打开分液漏斗活塞放气一次（分液漏斗斜倒置放气），直至无气体生成。用pH试纸测定乙酸丁酯的酸性，并嗅闻乙酸丁酯的香味。分去水层，收集乙酸丁酯。实验现象记录：制备时：大试管反应液上有油状液体提纯时：得到无色透明的油状液体，有香味乙酸丁酯状态：液体分层，乙酸丁酯处于上层，无色透明的油状液体3．计算乙酸丁酯产率（选做）。乙酸丁酯体积为ml。，质量为g（乙酸丁酯密度0.882g／cm3）。乙酸丁酯理论产量为g（以0.1mol丁醇计算）。乙酸丁酯产率（100%理论值实际值）：。附：相关物质的物理性质：名称分子量熔点/℃沸点/℃折光率/n20比重颜色和形态溶解度丁醇74.12-89.53117.71.39930.8098有特殊气味的无色液体。微溶于水，能与乙醇、乙醚混溶。乙酸60.0516.71181.37181.049无色澄清液体，有刺激气味。溶于水、乙醇、乙醚等乙酸丁酯111.16-77.9126.51.3964（15℃）0.8824有水果香味的无色液体。微溶于水，溶于乙醇、乙醚和苯。丁醚130.23-981421.39920.7694（20/20℃略有乙醚气味的无色透明液体不溶于水，溶于许多有机溶剂。制取乙酸丁酯和乙酸乙酯的装置区别和原因乙酸乙酯的制备乙酸丁酯[CH3COO(CH2)3CH3]的制备或制备乙酸乙酯：1、因为相对于乙酸，乙醇便宜，宜采用过量乙醇提高乙酸的转化率；2、反应温度低于100℃，所以水浴；3、乙酸乙酯沸点低于反应物，采用将产物酯分离出来的方法，提高产率4、饱和碳酸钠除去乙酸、溶解乙醇，降低酯的溶解度便于分层。制备乙酸丁酯：1、因为相对于丁醇，乙酸更便宜，宜采用过量乙酸提高丁醇的转化率；2、反应温度为115-125℃，所以用空气浴；3、乙酸丁酯沸点高于反应物，采用冷凝回流的方法，提高产率；4、15%碳酸钠除去乙酸、溶解丁醇，降低酯的溶解度便于分层；5、温度计可以测量试管周围的空气浴的温度。-6-基础练习1．关于酯化反应的叙述正确的是（）A．酯化反应时羧酸去掉羟基上的氢原子，醇去掉羟基B．酯化反应是可逆反应，使用浓硫酸可使反应有利于向生成酯的方向进行C．浓硫酸在酯化反应中只起脱水作用D．只有羧酸才能和醇发生酯化反应2．1molCH3COOH分别跟1molH18OC2H5和1molH16OC2H5发生酯化反应，两者生成水的质量（）A．前者大B．后者大C．相等D．不能确定3．可以用分液漏斗分离的一组混合物是（）A．溴苯与苯B．乙酸乙酯与乙醇C．乙酸与水D．乙酸乙酯与水4．【2004年上海会考13】要除去乙酸乙酯中的少量乙酸，下列试剂中最适合被选用的是（）A．饱和碳酸氢钠溶液B．稀硫酸C．氢氧化钠溶液D．氯化钠溶液5．从乙酸乙酯中除去少量乙酸的方法是（）A．加入乙醇使乙酸酯化B．加入氢氧化钠溶液使之与乙酸反应C．加入饱和碳酸钠溶液后用分液漏斗分离D．加热使乙酸蒸发6.【2005年上海会考20】下列各组物质（括号内为杂质）的分离提纯方法错误的是（）A．二氧化碳（二氧化硫）：通过氢氧化钠溶液B．乙酸乙酯（乙酸）：加饱和碳酸钠溶液后分液C．乙醇（水）：加新制生石灰蒸馏D．碘化钾（碘）：加热升华-7-7．【2006年上海会考22】下列实验装置错误的是（）A．乙炔的制取B．苯的硝化反应C．乙酸乙酯的制取D．乙烯的制取6．【2008年上海会考29（4）（改编题）】实验室用下图装置制取乙酸乙酯。请回答：（1）请写出相关的化学方程式_____________________。（2）试管①中加入沸石的目的是_____________________。（3）为便于控制加热温度并使试管①受热均匀，实验采用_________________加热方式。（4）实验时需预先在用于收集乙酸乙酯的试管②中加入_________________溶液。（5）实验结束后，发现试管②中的液体分两层，乙酸乙酯在______层（填“上”或“下”），请设计实验证明该层是乙酸乙酯：___________________________________________________。答案：（1）CH3COOH+CH3H2OH浓硫酸CH3COOCH2CH3+H2O（2）防止暴沸（3）水浴（4）饱和碳酸钠（5）上反应后，往试管②中滴入少量饱和碳酸钠溶液，若发现饱和碳酸钠溶液穿过上层液体，溶入下层液体，则证明乙酸乙酯在上层。-8-7．已知乙醇可以和氯化钙反应生成微溶于水的CaCl2·6C2H5OH。有关的有机试剂的沸点如下：CH3COOC2H577.1℃；C2H5OH78.3℃；C2H5OC2H534.5℃；CH3COOH118℃。实验室合成乙酸乙酯粗产品的步骤如下：在蒸馏烧瓶内将过量的乙醇与少量浓硫酸混合，然后经分液漏斗边滴加醋酸边加热蒸馏，得到含有乙醇、乙醚和水的乙酸乙酯粗产品。（1）反应加入的乙醇是过量的，其目的是：________