Question

16．在蘋果、香蕉等水果的果香中存在著乙酸正丁酯．某化學課外興趣小組欲以乙酸和正丁醇為原料合成乙酸正丁酯．實驗步驟如下：
（一）乙酸正丁酯的制備
①在干燥的50mL圓底燒瓶中，加入13.5mL（0.15mol）正丁醇和7.2mL（0.125mol）冰醋酸，再加入3～4滴濃硫酸，搖勻，投入1～2粒沸石．按圖1所示安裝 帶分水器的回流反應裝置，并在分水器中預先加入水，使水面略低于分水器的支管口．
②打開冷凝水，圓底燒瓶在石棉網上用小火加熱．在反應過程中，通過分水器下部的旋塞不斷分出生成的水，注意保持分水器中水層液面原來的高度，使油層盡量回到圓底燒瓶中．反應達到終點后，停止加熱，記錄分出的水的體積．
（二）產品的精制
③將分水器分出的酯層和反應液一起倒入分液漏斗中，用10mL的水洗滌．有機層繼續(xù)用10mL10% Na₂CO₃溶液洗滌至中性，再用10mL的水洗滌，最后將有機層轉移至錐形瓶中，再用無水硫酸鎂干燥．
④將干燥后的乙酸正丁酯濾入50mL燒瓶中，常壓蒸餾，收集124℃～126℃的餾分，得11.6g產品．
（1）寫出該制備反應的化學方程式CH₃COOH+HO（CH₂）₃CH₃ $?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COO（CH₂）₃CH₃+H₂O．
（2）冷水應該從冷凝管a（填“a”或“b”）管口通入．
（3）步驟②中不斷從分水器下部分出生成的水的目的是使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應產率．
步驟②中判斷反應終點的依據是分水器中的水層不再增加時，視為反應的終點．
（4）產品的精制過程步驟③中，第一次水洗的目的是除去乙酸及少量的正丁醇．兩次洗滌完成后將有機層從分液漏斗的上口置入錐形瓶中．
（5）下列關于分液漏斗的使用敘述正確的是D．
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．裝液時，分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的$\frac{2}{3}$
C．萃取振蕩操作應如圖2所示
D．放出液體時，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔
（6）通過計算，乙酸正丁酯的產率為80%．

Answer 1

分析 （1）乙酸和正丁醇在濃硫酸作用下發(fā)生酯化反應生成乙酸正丁酯和水；
（2）冷凝時，應盡量使冷凝水充滿冷凝管，以充分冷凝；
（3）酯化反應為可逆反應，分離出生成物有利于平衡正向移動，當反應物、生成物的濃度、物質的量等不再改變時達到平衡狀態(tài)；
（4）乙酸正丁酯制備過程中正丁醇、乙酸揮發(fā)混在乙酸正丁酯中，碳酸鈉溶液是為了洗去正丁醇、乙酸；有機層密度小于水在上層；
（5）A、分液漏斗帶有帶有玻璃塞和活塞，用來分離互不相溶的液體，使用前必須應檢漏；
B、液體體積不能超出容器容積的三分之一；
C、分液時用右手壓住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，此為振蕩；
D、要使液體順利留下，應使分液漏斗內外大氣相通；
（6）產率=$\frac{實際量}{理論量}$×100%計算得到．

解答 解：（1）乙酸與正丁醇反應時酸脫羥基，醇脫水，生成乙酸正丁酯和水，其反應方程式：CH₃COOH+HO（CH₂）₃CH₃ $?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COO（CH₂）₃CH₃+H₂O，故答案為：CH₃COOH+HO（CH₂）₃CH₃ $?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COO（CH₂）₃CH₃+H₂O；
（2）冷卻裝置水冷需要逆流，所以水從a進，b出，
故答案為：a；
（3）酯化反應為可逆反應，分離出生成物有利于平衡正向移動，當反應物、生成物的濃度、物質的量等不再改變時達到平衡狀態(tài)，則分水器中的水層不再增加時，視為反應的終點，
故答案為：使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應產率；分水器中的水層不再增加時，視為反應的終點；
（4）分水器分出的酯層混有乙酸、正丁醇的反應液一起倒入分液漏斗中，用10mL10%Na₂CO₃洗滌除去乙酸及少量的正丁醇；洗滌完成后將有機層在上層，從分液漏斗的上口端倒出到錐形瓶，
故答案為：除去乙酸及少量的正丁醇；上口；
（5）A、分液漏斗帶有帶有玻璃塞和活塞，用來分離互不相溶的液體，使用前必須應檢漏，檢查塞處和瓶口處，故A錯誤；
B、裝液時，分液漏半中液體的總體積不得超過其容器的三分之一，故B錯誤；
C、分液時用右手壓住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，故C錯誤；
D、使分液漏斗上的小孔與大氣相通，才能使內外壓強一致，液體才能流出，故D正確；
故選D；
（6）根據反應CH₃COOH+HO（CH₂）₃CH₃ $?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COO（CH₂）₃CH₃+H₂O，則理論上應生成酯為0.125mol，實際生成11.6g，所以乙酸正丁酯的產率為$\frac{11.6g}{0.125mol×116g/mol}$×100%=80%，
故答案為：80%．

點評 本題考查了物質制備的實驗過程分析和實驗操作設計，為高考常見題型，側重于學生的分析、實驗能力的考查，物質分離的試劑選擇和作用理解，實驗化學來源于常規(guī)實驗和基本操作的綜合應用，題目難度中等．