Question

4．乙酸正丁酯是無色透明有愉快果香氣味的液體，可由乙酸和正丁醇制備．反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
發(fā)生的副反應(yīng)如下：

有關(guān)化合物的物理性質(zhì)見下表：

化合物	密度（g•cm-3）	水溶性	沸點(diǎn)（℃）
冰乙酸	1.05	易溶	118.1
正丁醇	0.80	微溶	117.2
正丁醚	0.77	不溶	142.0
乙酸正丁酯	0.90	微溶	126.5

已知：乙酸正丁酯、正丁醇和水組成三元共沸物恒沸點(diǎn)為90.7℃．
合成：
方案甲：采用裝置甲（分水器預(yù)先加入水，使水面略低于分水器的支管口），在干燥的50mL圓底燒瓶中，加入11.5mL（0.125mol）正丁醇和7.2mL（0.125mol）冰醋酸，再加入3～4滴濃硫酸和2g沸石，搖勻．按下圖安裝好帶分水器的回流反應(yīng)裝置，通冷卻水，圓底燒瓶在電熱套上加熱煮沸．在反應(yīng)過程中，通過分水器下部的旋塞分出生成的水（注意保持分水器中水層液面仍保持原來高度，使油層盡量回到圓底燒瓶中）．反應(yīng)基本完成后，停止加熱．
方案乙：采用裝置乙，加料方式與方案甲相同．加熱回流，反應(yīng)60min后停止加熱．

提純：甲乙兩方案均采用蒸餾方法．操作如下：

請回答：
（1）a處水流方向是進(jìn)水（填“進(jìn)水”或“出水”），儀器b的名稱（直形）冷凝管．
（2）合成步驟中，方案甲監(jiān)控酯化反應(yīng)已基本完成的標(biāo)志是分水器中水不再生成或分水器中的水層不再增加時．
（3）提純過程中，步驟②是為了除去有機(jī)層中殘留的酸，檢驗(yàn)有機(jī)層已呈中性的操作是用玻璃棒蘸取有機(jī)層，點(diǎn)在pH試紙上，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，讀取pH值判斷；步驟③的目的是除去溶于酯中的少量無機(jī)鹽．
（4）下列有關(guān)洗滌過程中分液漏斗的使用正確的是BC．
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．洗滌時振搖放氣操作應(yīng)如圖戊所示
C．放出下層液體時，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準(zhǔn)漏斗口上的小孔
D．洗滌完成后，先放出下層液體，然后繼續(xù)從下口放出有機(jī)層置于干燥的錐形瓶中
（5）按裝置丙蒸餾，最后圓底燒瓶中殘留的液體主要是正丁醚；若按圖丁放置溫度計(jì)，則收集到的產(chǎn)品餾分中還含有正丁醇．
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明方案甲的產(chǎn)率較高，原因是通過分水器及時分離出產(chǎn)物水，有利于酯化反應(yīng)的進(jìn)行，提高酯的產(chǎn)率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)采用逆流的方法冷卻效果好判斷水流方向，根據(jù)裝置圖可知儀器名稱；
（2）乙酸與正丁醇反應(yīng)得到乙酸正丁酯與水，根據(jù)是否有水產(chǎn)生可判斷反應(yīng)是否基本完成；
（3）可用pH主試紙測有機(jī)層的酸堿性，用水洗有機(jī)物主要目的是除去有機(jī)物中少量的無機(jī)鹽；
（4）分液漏斗的使用方法為：
A．分液漏斗使用前必須要檢漏，要分液漏斗的旋塞芯處和上口的活塞都不漏水才可使用；
B．洗滌時振搖放氣，應(yīng)打開分液漏斗的旋塞，此時分液漏斗下管口應(yīng)略高于口部；
C．放出下層液體時，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準(zhǔn)漏斗口上的小孔，使內(nèi)外壓強(qiáng)相等，便于液體流下；
D．洗滌完成后，先放出下層液體，然后從上口倒出有機(jī)層置于干燥的錐形瓶中；
（5）要蒸餾時，燒瓶最后留下的物質(zhì)為沸點(diǎn)最高的物質(zhì)，據(jù)此判斷；若按圖丁放置溫度計(jì)，水銀球的位置偏低，則收集到的產(chǎn)品餾分中還含有沸點(diǎn)較低的物質(zhì)，據(jù)此判斷；
（6）乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯是可逆反應(yīng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，該實(shí)驗(yàn)通過分水器及時分離出產(chǎn)物水，有利于酯化反應(yīng)的進(jìn)行，提高酯的產(chǎn)率；

解答 解：（1）由于采用逆流的方法冷卻效果好，所以a處水流方向是進(jìn)水，根據(jù)裝置圖可知儀器b的名稱是（直形）冷凝管，
故答案為：進(jìn)水；（直形）冷凝管；
（2）乙酸與正丁醇反應(yīng)得到乙酸正丁酯與水，所以方案甲監(jiān)控酯化反應(yīng)已基本完成的標(biāo)志是分水器中水不再生成或分水器中的水層不再增加時，
故答案為：分水器中水不再生成或分水器中的水層不再增加時；
（3）可用pH主試紙測有機(jī)層的酸堿性，其操作為用玻璃棒蘸取有機(jī)層，點(diǎn)在pH試紙上，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，讀取pH值判斷，用水洗有機(jī)物主要目的是除去溶于酯中的少量無機(jī)鹽，
故答案為：用玻璃棒蘸取有機(jī)層，點(diǎn)在pH試紙上，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，讀取pH值判斷；除去溶于酯中的少量無機(jī)鹽；
（4）分液漏斗的使用方法為：
A．分液漏斗使用前必須要檢漏，要分液漏斗的旋塞芯處和上口的活塞都不漏水才可使用，故A錯誤；
B．洗滌時振搖放氣，應(yīng)打開分液漏斗的旋塞，此時分液漏斗下管口應(yīng)略高于口部，故B正確；
C．放出下層液體時，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準(zhǔn)漏斗口上的小孔，使內(nèi)外壓強(qiáng)相等，便于液體流下，故C正確；
D．洗滌完成后，先放出下層液體，然后從上口倒出有機(jī)層置于干燥的錐形瓶中，故D錯誤，
故答案為：BC；
（5）要蒸餾時，燒瓶最后留下的物質(zhì)為沸點(diǎn)最高的物質(zhì)，所以最后圓底燒瓶中殘留的液體主要是正丁醚；若按圖丁放置溫度計(jì)，水銀球的位置偏低，則收集到的產(chǎn)品餾分中還含有沸點(diǎn)較低的物質(zhì)，所以收集到的產(chǎn)品餾分中還含有正丁醇，
故答案為：正丁醚；正丁醇；
（6）乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯是可逆反應(yīng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，該實(shí)驗(yàn)通過分水器及時分離出產(chǎn)物水，有利于酯化反應(yīng)的進(jìn)行，提高酯的產(chǎn)率，
故答案為：通過分水器及時分離出產(chǎn)物水，有利于酯化反應(yīng)的進(jìn)行，提高酯的產(chǎn)率．

點(diǎn)評 本題考查有機(jī)物的合成實(shí)驗(yàn)，涉及化學(xué)儀器及使用、反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)基本操作、裝置圖的分析等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．