Question

（2009?成都一模）某興趣小組利用如圖裝置，取不同濃度的硫酸與 3mL 無水乙醇和 2mL 冰醋酸分別進(jìn)行制取乙酸乙酯的研究．
（1）A 試管內(nèi)生成乙酸乙酯的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

CH₃COOH+HOCH₂CH₃CH₃COOCH₂CH₃+H₂O

；
（2）導(dǎo)氣管 B 的管口沒有插入飽和碳酸鈉液面以下，原因是

防止碳酸鈉液體倒吸，便于乙酸乙酯流出

；
（3）興趣小組記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果如表：

組序號(hào)	催化劑	反應(yīng)現(xiàn)象	C中飽和碳酸鈉溶液中酯層高度
①	2mL98%濃硫酸	20秒時(shí)溶液出現(xiàn)棕色，隨反應(yīng)進(jìn)行，溶液顏色逐漸加深，最后成黑色；酯層無氣泡．	2.10cm
②	2mL14mol?L-1硫酸	反應(yīng)后溶液顏色呈棕色，酯層與飽和碳酸鈉溶液界面清晰，無氣泡．	2.14cm
③	2mL10mol?L-1硫酸	反應(yīng)后溶液顏色呈無色，酯層與飽和碳酸鈉溶液界面清晰，無氣泡．	2.16cm
④	2mL7mol?L-1硫酸	反應(yīng)后溶液顏色呈無色，酯層與飽和碳酸鈉溶液有氣泡．	2.00cm

Ⅰ．第 ①組實(shí)驗(yàn)中，試管內(nèi)溶液顏色隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸加深，最后變成黑色的原因是：

98%的濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，使部分反應(yīng)物炭化

；若同時(shí)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是：

CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（濃）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑

．
Ⅱ．試管 C 的酯層中沒有乙酸的實(shí)驗(yàn)組是（填組序號(hào)

①②③

；從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，選用催化劑的最佳濃度是

10 mol?L^-1

．
（4）寫出C₄H₈O₂的所有酯類的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃

．

Answer 1

分析：（1）乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯和水，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)；
（2）試管受熱不均，導(dǎo)管伸入液面下可能發(fā)生倒吸；
（3）Ⅰ．98%的濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，能氧化乙醇；
Ⅱ．根據(jù)酯層無氣泡現(xiàn)象進(jìn)行解答；根據(jù)①②③④組實(shí)驗(yàn)對(duì)照選用催化劑的最佳濃度；
（4）C₄H₈O₂屬于酯類的同分異構(gòu)體，為飽和一元酯，討論羧酸與醇中碳原子數(shù)目，再確定羧酸與醇的同分異構(gòu)體；

解答：解：（1）酯化反應(yīng)的本質(zhì)為酸脫羥基，醇脫氫，乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯和水，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故答案為：CH₃COOH+HOCH₂CH₃CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
（2）試管A受熱不均，試管C中的導(dǎo)管伸入液面下可能發(fā)生倒吸，導(dǎo)管要插在飽和碳酸鈉溶液的液面上，不能插入溶液中，目的是防止碳酸鈉液體倒吸，便于乙酸乙酯流出，
故答案為：防止碳酸鈉液體倒吸，便于乙酸乙酯流出；
（3）Ⅰ．根據(jù)第①組實(shí)驗(yàn)中，試管內(nèi)溶液顏色隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸加深，最后變成黑色，黑色為碳，為98%的濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，氧化乙醇所致，若同時(shí)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生為二氧化硫，CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（濃）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑，
故答案為：CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（濃）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑；
Ⅱ．反應(yīng)物中乙酸的沸點(diǎn)較低易揮發(fā)，乙酸和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳，試管C的酯層中無氣泡說明沒有乙酸，①②③實(shí)驗(yàn)組符合條件，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，③反應(yīng)后溶液顏色呈無色說明無碳生成，酯層與飽和碳酸鈉溶液界面清晰說明有乙酸乙酯生成，無氣泡，說明無乙酸，所以選用催化劑的最佳濃度是10 mol?L^-1，
故答案為：①②③；10 mol?L^-1；
（4）C₄H₈O₂屬于酯類的同分異構(gòu)體，為飽和一元酯，為甲酸與丙醇形成的酯，丙醇為1個(gè)-OH取代丙烷中的H原子，丙烷分子中有2種H原子，形成的丙醇有2種，形成的酯有2種，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂
；乙酸與乙醇形成的酯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃COOCH₂CH₃；丙酸與甲醇形成的酯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃CH₂COOCH₃，所以C₄H₈O₂屬于酯類的同分異構(gòu)體共有4種，分別為：HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃，
故答案為：HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃；

點(diǎn)評(píng)：本題考查乙酸乙酯的制備，注意飽和碳酸鈉溶液的作用以及酯化反應(yīng)的機(jī)理以及酯類的同分異構(gòu)體書寫方法是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．