Question

3．實驗室制備乙酸乙酯，是將3mL乙醇加入一支試管中，然后邊振蕩試管，邊慢慢加入2mL濃H₂SO₄和2mL乙酸，按如圖連接好裝置，在酒精燈上加熱．觀察現(xiàn)象．
（1）請寫出制取乙酸乙酯的化學方程式：CH₃COOH+HOCH₂CH₃$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．
（2）簡述用碳酸鈉飽和溶液吸收乙酸乙酯的有點中和揮發(fā)出來的乙酸，使之轉化為乙酸鈉溶于水中，便于聞乙酸乙酯的香味；溶解揮發(fā)出來的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分層得到酯．
（3）根據(jù)以上信息結合平時所學，判斷下列說法正確的是CE
A．催化劑不參加化學反應
B．催化劑參加化學反應，但反應前后質量和化學性質可能改變
C．催化劑參加化學反應，但反應前后質量和化學性質不變
D．催化劑不但可以改變反應速率也可以改變可逆反應進行的程度
E．催化劑是通過改變化學反應途徑進而改變活化能，從而改變化學反應速率
（4）實驗過程中先用小火，一段時間以后，又改用大火加熱原因是：開始時用小火加熱，目的是加快反應速率，同時由于反應物乙酸、乙醇沸點較低，小火加熱防止反應物為來得及反應而揮發(fā)損失，后改用大火加熱，只因為反應為可逆反應，及時蒸出生成的乙酸乙酯，使反應向右進行．
（5）在右邊試管中收集乙酸乙酯，用分液方法可以將乙酸乙酯分離出來．分離出來的乙酸乙酯一般用氯化鈣除去其中的乙醇（填名稱）雜質，再用b （a．P₂O₅  b．無水Na₂SO₄  c．堿石灰 d．NaOH）干燥劑對其進行干燥．最后得乙酸乙酯2mL．計算乙酸乙酯的產率58.4%[已知乙醇密度：0.79（g•cm^-3）；乙酸密度：1.05（g•cm^-3）；乙酸乙酯密度：0.90（g•cm^-3）]．

Answer 1

分析 （1）乙酸和乙醇在濃硫酸作用下發(fā)生酯化反應，生成乙酸乙酯和水；
（2）和碳酸鈉溶液與乙酸反應除去乙酸、同時降低乙酸乙酯的溶解度，便于分層；
（3）催化劑參與化學反應，改變反應歷程，降低了正、逆反應的活化能，增大了活化分子的百分數(shù)而改變反應速率，不能使原本不能發(fā)生的反應得以發(fā)生；
（4）開始時用酒精燈對左試管小火加熱根據(jù)溫度對反應速率影響及乙酸乙酯、乙醇、乙酸的沸點進行分析；后改用大火加熱根據(jù)反應為可逆反應及時蒸出生成的乙酸乙酯，使反應向右進行；
（5）用用飽和食鹽水和飽和氯化鈣洗滌除去碳酸鈉和乙醇，無水硫酸鈉吸水形成硫酸鈉結晶水合物；不能選擇P₂O₅、堿石灰和NaOH等固體干燥劑，以防乙酸乙酯在酸性（P₂O₅遇水生成酸）或堿性條件下水解，根據(jù)產率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%計算解答．

解答 解：（1）乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生酯化反應生成乙酸乙酯和水，同時該反應可逆，反應的化學方程式為：CH₃COOH+CH₃CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+HOCH₂CH₃$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
（2）制備乙酸乙酯時常用飽和碳酸鈉溶液，目的是中和揮發(fā)出來的乙酸，使之轉化為乙酸鈉溶于水中，便于聞乙酸乙酯的香味；溶解揮發(fā)出來的乙醇；降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分層得到酯；
故答案為：中和揮發(fā)出來的乙酸，使之轉化為乙酸鈉溶于水中，便于聞乙酸乙酯的香味；溶解揮發(fā)出來的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分層得到酯；
（3）A．催化劑參加化學反應，故錯誤；
B．催化劑參加化學反應，但反應前后質量和化學性質不會改變，故錯誤；
C．催化劑參加化學反應，但反應前后質量和化學性質不變，故正確；
D．催化劑可以改變反應速率，不可以改變可逆反應進行的程度，故錯誤；
E．催化劑是通過改變化學反應途徑進而改變活化能，從而改變化學反應速率，故正確．
故選CE；
（4）本實驗反應開始時用小火加熱，目的是加快反應速率，同時由于反應物乙酸、乙醇沸點較低，小火加熱防止反應物為來得及反應而揮發(fā)損失，后改用大火加熱，只因為反應為可逆反應，及時蒸出生成的乙酸乙酯，使反應向右進行．
故答案為：開始時用小火加熱，目的是加快反應速率，同時由于反應物乙酸、乙醇沸點較低，小火加熱防止反應物為來得及反應而揮發(fā)損失，后改用大火加熱，只因為反應為可逆反應，及時蒸出生成的乙酸乙酯，使反應向右進行．
（5）乙酸乙酯中混有碳酸鈉和乙醇，用飽和食鹽水萃取碳酸鈉，用氯化鈣除去少量乙醇，用無水硫酸鈉除去少量的水，無水硫酸鈉吸水形成硫酸鈉結晶水合物；不能選擇P₂O₅、堿石灰和NaOH等固體干燥劑，以防乙酸乙酯在酸性（P₂O₅遇水生成酸）或堿性條件下水解，所以b正確，將3mL乙醇加入一支試管中，然后邊振蕩試管，邊慢慢加入2mL濃H₂SO₄和2mL乙酸，最后得乙酸乙酯2mL．
                 CH₃COOH+HOCH₂CH₃$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
                        60                  46                        88                18
1.05（g•cm^-3）×2mL    3mL×0.79（g•cm^-3）       
乙醇剩余，乙酸完全反應，得到乙酸乙酯的質量=$\frac{88×1.05×2}{60}$g=3.08g，實際產量=2mL×0.90（g•cm^-3）=1.8g，所以產率=$\frac{1.8g}{3.08g}$×100%≈58.4%，故答案為：58.4%．

點評 本題考查了乙酸乙酯的制備方法、可逆反應特點，題目難度中等，注意掌握乙酸乙酯的反應原理及制備方法，明確可逆反應特點，濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液、長導管在酯化反應中的作用為考查的熱點，要求學生熟練掌握．