Question

實驗室制備乙酸乙酯的反應(yīng)和實驗裝置如下：
CH₃COOH+C₂H₅OH

濃硫酸

△

 CH₃COOC₂H₅+H₂O

投料	產(chǎn)率
1：1	65%
1：10	97%

（在120℃下測定）

已知：相關(guān)物理性質(zhì)（常溫常壓）

	密度g/mL	熔點/℃	沸點/℃	水溶性
乙醇	0.79	-114	78	溶
乙酸	1.049	16.2	～117	溶
乙酸乙酯	0.902	-84	～76.5	不溶

合成反應(yīng)：
在三頸瓶中加入乙醇5mL，硫酸5mL，2小片碎瓷片．漏斗加入乙酸14.3mL，乙醇20mL．冷凝管中通入冷卻水后，開始緩慢加熱，控制滴加速度等于蒸餾速度，反應(yīng)溫度不超過120℃．
分離提純：
將反應(yīng)粗產(chǎn)物倒入分液漏斗中，依次用少量飽和的Na₂CO₃溶液、飽和NaCl溶液、飽和CaCl₂溶液洗滌，分離后加入無水碳酸鉀，靜置一段時間后棄去碳酸鉀．最終通過蒸餾得到純凈的乙酸乙酯．
回答下列問題：
（1）酯化反應(yīng)的機(jī)制
用乙醇羥基氧示蹤

用醋酸羥基氧示蹤

含氧18水占到總水量的一半，酯也一樣．這個實驗推翻了酯化反應(yīng)為簡單的取代反應(yīng)．請你設(shè)想酯化反應(yīng)的機(jī)制

 

．
（2）酯化反應(yīng)是一個可逆的反應(yīng)，120℃時，平衡常數(shù)K=

 

．
為了使正反應(yīng)有利，通常采用的手段是：
①使原料之一過量．誰過量？
無水乙醇3600元/噸，冰醋酸2900元/噸．每摩乙醇

 

元，每摩冰醋酸

 

元．
②不斷移走產(chǎn)物[例如除水，乙酸乙酯、乙醇、水可形成三元恒沸物（沸點：70.2℃），乙酸不能形成三元恒沸物]．綜上所述選擇

 

過量．
（3）加入碎瓷片的作用是

 

；如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片，應(yīng)該采取的正確操作是

 

（填正確答案標(biāo)號）．
A．立即補(bǔ)加     B．冷卻后補(bǔ)加     C．不需補(bǔ)加      D．重新配料
（4）濃硫酸與乙醇如何混合？

 

．
（5）控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸餾速度目的是？

 

．
（6）蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些雜質(zhì)？

 

．飽和的Na₂CO₃溶液洗滌除去乙酸．如何判斷是否除凈？

 

．用飽和NaCl溶液洗滌除去殘留的Na₂CO₃溶液，為什么不用水？

 

．用飽和CaCl₂溶液直接洗滌起什么作用：

 

．

Answer 1

考點：乙酸乙酯的制取

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）乙酸分子中含有碳氧雙鍵，酯化反應(yīng)的歷程可能是首先乙酸和乙醇發(fā)生加成反應(yīng)，后消去生成酯；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值；
①依據(jù)無水乙醇3600元/噸，冰醋酸2900元/噸結(jié)合M進(jìn)行計算；
②依據(jù)則每摩乙酸、乙醇的價格進(jìn)行對照分析；
（3）液體加熱要加碎瓷片，防止暴沸；忘記加瓷片，應(yīng)該采取冷卻后補(bǔ)加；
（4）從濃硫酸溶于水放熱分析；
（5）乙酸乙酯的制備反應(yīng)是可逆反應(yīng)，為提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和提高產(chǎn)率，通常采取增大某反應(yīng)物的濃度或減小生產(chǎn)物的濃度的方法；
（6）根據(jù)該反應(yīng)的特點解答；乙酸顯酸性用PH試紙即可檢驗，用飽和NaCl溶液洗滌除去殘留的Na₂CO₃溶液，減少乙酸乙酯溶解，飽和CaCl₂溶液直接洗滌可除去少量的乙醇；

解答： 解：（1）用醋酸羥基氧示蹤含氧18水占到總水量的一半，酯也一樣，說明酯化反應(yīng)的歷程可能是首先乙酸分子中含有碳氧雙鍵打開發(fā)生加成反應(yīng)，氧上連氫原子，碳上連乙氧基，生成，連在同一碳上的兩個羥基不穩(wěn)定，會失水發(fā)生消去反應(yīng)，失水有兩種可能分別生成，
故答案為：先加成反應(yīng)生成后消去失水，失水有兩種可能分別生成    （2分）
（2）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，平衡常數(shù)只受溫度影響，120℃時，取CH₃COOH與C₂H₅OH投料比為1：1，產(chǎn)率65%，則K=

C(CH3COOC2H5)C(H2O)

C(CH3COOH)C(C2H5OH)

=

0.65×0.65

0.35×0.35

=3.45，
故答案為：

0.65×0.65

0.35×0.35

=3.45； 
①乙醇（俗名酒精）分子式為C₂H₆O，其相對分子質(zhì)量為46，摩爾質(zhì)量為46g/mol，無水乙醇3600元/噸，則每摩乙醇

3600

1000000

×46=0.1656 元，
乙酸分子式為C₂H₄O₂，其相對分子質(zhì)量為60，摩爾質(zhì)量為60g/mol，冰醋酸2900元/噸，則每摩乙酸

2900

1000000

×60=0.174 元，
故答案為：0.1656；0.174；
②乙酸乙酯的制備反應(yīng)是可逆反應(yīng)，每摩乙醇

3600

1000000

×46=0.1656 元，每摩乙酸

2900

1000000

×60=0.174 元，不斷移走產(chǎn)物，使反應(yīng)正向進(jìn)行，補(bǔ)充反應(yīng)物，從經(jīng)濟(jì)實用角度應(yīng)選擇乙醇過量，
故答案為：乙醇；
（3）液體乙酸乙醇沸點低，加入沸石（碎瓷片），可以通過孔隙凝聚蒸汽，使成為氣泡浮出，防止暴沸，如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片，應(yīng)該采取的正確操作是冷卻后補(bǔ)加，
故答案為：防暴沸； B；
（4）為防止酸液飛濺，應(yīng)將密度大的液體加入到密度小的液體中，應(yīng)將濃硫酸加入到乙醇中，防止硫酸溶解時放出大量的熱導(dǎo)致液體飛濺，
故答案為：先加入乙醇后加入硫酸，邊振蕩加滴加；
（5）通過分液漏斗中邊滴加乙酸和乙醇混和液邊加熱蒸餾，可以不斷增大乙酸和乙醇混和液的濃度，減小乙酸乙酯的濃度，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸餾速度目的保證乙醇量是乙酸量10倍以上，提高乙酸的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：保證乙醇量是乙酸量10倍以上，提高乙酸的轉(zhuǎn)化率；
（6）該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，同時有副反應(yīng)2C₂H₅OH

濃硫酸

140℃

C₂H₅OC₂H₅+H₂O，所以反應(yīng)物和生成物共存，蒸出的粗乙酸乙酯中主要有乙醚、乙酸、乙醇和水，飽和的Na₂CO₃溶液洗滌除去乙酸，碳酸鈉呈堿性，乙酸呈酸性，如果乙酸全去除，則溶液呈堿性，用PH試紙即可檢驗，
故答案為：乙醚、乙酸、乙醇和水；pH試紙檢驗不顯酸性；用飽和NaCl溶液洗滌除去殘留的Na₂CO₃溶液，如用水洗，導(dǎo)致產(chǎn)率降低，乙醇與水互溶，用飽和CaCl₂溶液直接洗滌可除去少量的乙醇；減少乙酸乙酯溶解； 除去少量的乙醇；

點評：本題考查實驗室制備乙酸乙酯的方案設(shè)計與評價，題目難度較大，本題注意把握實驗操作原理，把握題給信息，掌握實驗操作方法，學(xué)習(xí)中注意積累．