已知下列數(shù)據(jù):
物質(zhì) |
熔點(diǎn)(℃) |
沸點(diǎn)(℃) |
密度(g/cm3) |
乙醇 |
-117.3 |
78.5 |
0.789 |
乙酸 |
16.6 |
117.9 |
1.05 |
乙酸乙酯 |
-83.6 |
77.5 |
0.90 |
濃硫酸(98%) |
- |
338.0 |
1.84 |
學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室制取乙酸乙酯的主要步驟如下:
①在30 mL的大試管A中按體積比1∶4∶4的比例配制濃硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液;
②按下圖連接好裝置(裝置氣密性良好),用小火均勻地加熱裝有混合溶液的大試管5~10 min;
③待試管B收集到一定量的產(chǎn)物后停止加熱,撤去試管B并用力振蕩,然后靜置待分層;
④分離出乙酸乙酯層,洗滌、干燥。
請(qǐng)根據(jù)題目要求回答下列問(wèn)題:
(1)配制該混合溶液的主要操作步驟為_(kāi)___________________________________
寫(xiě)出制取乙酸乙酯的化學(xué)方程式: _____________________________________
(2)上述實(shí)驗(yàn)中飽和碳酸鈉溶液的作用是(填字母)_______________________________。
A.中和乙酸和乙醇
B.中和乙酸并吸收部分乙醇
C.乙酸乙酯在飽和碳酸鈉溶液中的溶解度比在水中更小,有利于分層析出
D.加速酯的生成,提高其產(chǎn)率
(3)步驟②中需要小火均勻加熱操作,其主要理由是____________________________________
(4)指出步驟③所觀(guān)察到的現(xiàn)象: _______________________________________________
分離出乙酸乙酯后,為了干燥乙酸乙酯可選用的干燥劑為(填字母)__________。
A.P2O5 B.無(wú)水Na2SO4 C.堿石灰 D.NaOH固體
(5)某化學(xué)課外小組設(shè)計(jì)了如下圖所示的制取乙酸乙酯的裝置(圖中的鐵架臺(tái)、鐵夾、加熱裝置已略去),與上圖裝置相比,此裝置的主要優(yōu)點(diǎn)有: __________________________________
(1)在一支30 mL的大試管A中注入4 mL乙醇,緩慢加入1 mL的濃硫酸,邊加邊振蕩試管,待冷卻至室溫時(shí),再加入4 mL乙酸并搖勻 CH3COOH+HOCH2CH3
CH3COOC2H5+H2O (2)BC
(3)根據(jù)各物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知,乙酸(117.9℃)、乙醇(78.0℃)的沸點(diǎn)都比較低,且與乙酸乙酯的沸點(diǎn)(77.5℃)比較接近,若用大火加熱,反應(yīng)物容易隨生成物(乙酸乙酯)一起蒸出來(lái),導(dǎo)致原料的大量損失;另一個(gè)方面,溫度太高,可能發(fā)生其他副反應(yīng)
(4)試管B中的液體分成上下兩層,上層油狀液體無(wú)色(可以聞到水果香味),下層液體(淺)紅色,振蕩后下層液體的紅色變淺 B
(5)①增加了溫度計(jì),便于控制發(fā)生裝置中反應(yīng)液的溫度,減少了副產(chǎn)物的產(chǎn)生;②增加了水冷凝裝置,有利于收集產(chǎn)物乙酸乙酯;③增加了分液漏斗,便于控制反應(yīng)物的量,提高反應(yīng)物的利用率
【解析】(1)配制乙醇、濃硫酸、乙酸混合液時(shí),各試劑加入試管的順序依次為:
CH3CH2OH→濃硫酸→濃硫酸→CH3COOH。將濃硫酸加入乙醇中,邊加邊振蕩是為了防止混合時(shí)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致液體飛濺造成事故;將乙醇與濃硫酸的混合液冷卻后再與乙酸混合,是為了防止乙酸的揮發(fā)造成原料的損失。在加熱時(shí)試管中所盛溶液不能超過(guò)試管容積的1/3。因?yàn)樵嚬苋莘e為30 mL,那么所盛溶液不超過(guò)10 mL,按體積比1∶4∶4的比例配濃硫酸、乙酸和乙醇的混合溶液,由此可知,對(duì)應(yīng)的濃硫酸、乙酸和乙醇的體積為1 mL、4 mL、4 mL。既然在題中已經(jīng)給定的是30 mL的大試管,那就不能用其他規(guī)格的試管,在答題時(shí)要特別注意。配制混合溶液的主要操作步驟可敘述為:在一支30 mL的大試管A中注入4 mL乙醇,緩慢加入1 mL的濃硫酸,邊加邊振蕩試管,待冷卻至室溫時(shí),再加入4 mL乙酸并搖勻。其反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
CH3COOH+HOCH2CH3CH3COOC2H5+H2O。
(2)飽和碳酸鈉溶液的作用主要有3個(gè):①使混入乙酸乙酯中的乙酸與Na2CO3反應(yīng)而除去;②使混入的乙醇溶解;③使乙酸乙酯的溶解度減小,減少其損耗及有利于它的分層和提純。故選BC項(xiàng)。
(3)根據(jù)各物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知,乙酸(117.9℃)、乙醇(78.0℃)的沸點(diǎn)都比較低,且與乙酸乙酯的沸點(diǎn)(77.5℃)比較接近,若用大火加熱,反應(yīng)物容易隨生成物(乙酸乙酯)一起蒸出來(lái),導(dǎo)致原料的大量損失;另一個(gè)方面,溫度太高,可能發(fā)生其他副反應(yīng)。
(4)在步驟③中的主要現(xiàn)象是:試管B中的液體分成上下兩層,上層油狀液體無(wú)色(可以聞到水果香味),下層液體(淺)紅色,振蕩后下層液體的紅色變淺。分離出來(lái)的是粗產(chǎn)品乙酸乙酯層,乙酸乙酯粗產(chǎn)品的提純步驟為:①向粗產(chǎn)品中加入碳酸鈉粉末(目的是除去粗產(chǎn)品中的乙酸);②向其中加入飽和食鹽水與飽和氯化鈣溶液,振蕩、靜置、分液(目的是除去粗產(chǎn)品中的碳酸鈉、乙醇);③向其中加入無(wú)水硫酸鈉(目的是除去粗產(chǎn)品中的水);④最后將經(jīng)過(guò)上述處理后的液體放入另一干燥的蒸餾瓶?jī)?nèi),再蒸餾,棄去低沸點(diǎn)餾分,收集溫度在76~78℃之間的餾分即得純的乙酸乙酯。故選B項(xiàng)。
(5)對(duì)比兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置圖,結(jié)合乙酸乙酯制備過(guò)程中的各種條件控制,可以看出后者的三個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):①增加了溫度計(jì),便于控制發(fā)生裝置中反應(yīng)液的溫度,減少了副產(chǎn)物的產(chǎn)生;②增加了水冷凝裝置,有利于收集產(chǎn)物乙酸乙酯;③增加了分液漏斗,便于控制反應(yīng)物的量,提高反應(yīng)物的利用率。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
鹽 | 熔點(diǎn)/℃ | 熔化吸熱/KJ?mol-1 | 參考價(jià)格/元?kg-1 |
CaCL2?6H2O | 29,0 | 37,3 | 780~850 |
Na2SO4?10H2O | 32,4 | 77,0 | 800~900 |
Na2HPO4?12H2O | 36,1 | 100,1 | 1600~2000 |
Na2S2O3?5H2O | 48,5 | 49,7 | 1400~1800 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
元素 | 相 關(guān) 信 息 |
X | X的某種氫化物能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán) |
Y | 單質(zhì)是良好的半導(dǎo)體材料,廣泛應(yīng)用于光電信息領(lǐng)域 |
Z | Z的一種核素質(zhì)量數(shù)為27,中子數(shù)為14 |
W | 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是一種不溶于水的藍(lán)色固體 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
物質(zhì) | 熔點(diǎn)(℃) | 沸點(diǎn)(℃) | 密度(g/cm3) |
乙醇 | -117.0 | 78.0 | 0.79 |
乙酸 | 16.6 | 117.9 | 1.05 |
乙酸乙酯 | -83.6 | 77.5 | 0.90 |
濃硫酸(98%) | - | 338.0 | 1.84 |
濃硫酸 |
加熱 |
濃硫酸 |
加熱 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
A、-859 kJ?mol-1 | B、+859 kJ?mol-1 | C、-1403 kJ?mol-1 | D、-2491 kJ?mol-1 |
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