Question

3．實驗室用乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯．有關(guān)物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

化合物	相對分子質(zhì)量	密度/g•cm-3	沸點/℃	溶解度/100g水
正丁醇	74	0.80	118.0	9
冰醋酸	60	1.045	118.1	互溶
乙酸正丁酯	116	0.882	126.1	0.7

操作如下：
①在50mL三頸燒瓶中，加入18.5mL正丁醇和13.4mL冰醋酸，3～4滴濃硫酸，投入沸石．安裝分水器（作用：實驗過程中不斷分離除去反應(yīng)生成的水）、溫度計以及回流冷凝管．
②將分水器分出的酯層和反應(yīng)液一起倒入分液漏斗中，水洗，10%Na₂CO₃溶液洗滌，
再水洗，最后轉(zhuǎn)移至錐形瓶，干燥．
③將干燥后的乙酸正丁酯濾入燒瓶中，常壓蒸餾，收集餾分，得到15.1g乙酸正丁
酯．
請回答有關(guān)問題：
（1）冷水應(yīng)該從冷凝管a（填“a”或“b”）端管口通入．
（2）三頸燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O．
（3）步驟①“不斷分離除去反應(yīng)生成的水”該操作的目的是使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應(yīng)產(chǎn)率．
（4）步驟②中用10%Na₂CO₃溶液洗滌有機層，該操作的目的是除去產(chǎn)品中含有的乙酸等雜質(zhì)．
（5）進(jìn)行分液操作時，使用的漏斗是C（填選項）．

（6）步驟③在進(jìn)行蒸餾操作時，若從118℃開始收集餾分，產(chǎn)率偏高（填“高”或者“低”），原因是會收集到少量未反應(yīng)的冰醋酸和正丁醇．
（7）該實驗過程中，生成乙酸正丁酯的產(chǎn)率是65%．

Answer 1

分析 （1）冷凝作用的儀器是冷凝管，水從下口進(jìn)上口出；
（2）根據(jù)酯化反應(yīng)原理酸脫羥基醇脫氫寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響分析；
（4）乙酸丁酯不溶于飽和碳酸鈉溶液，乙酸與碳酸鈉反應(yīng)而被吸收；
（5）分液操作時下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出；
（6）若從118℃便開始收集餾分此時的蒸氣中含有醋酸和正丁醇，會收集到少量未反應(yīng)的冰醋酸和正丁醇，導(dǎo)致獲得的乙酸正丁酯質(zhì)量偏大；
（7）先根據(jù)酸的量計算理論上酯的量，再根據(jù)水的量計算酯的量，實際上酯的量與理論值之比即為酯的產(chǎn)率．

解答 解：（1）為提高冷凝效果，水應(yīng)從下口進(jìn)上口出，
故答案為：a；
（2）酯化反應(yīng)的本質(zhì)為酸脫羥基，醇脫氫，乙酸與丁醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸丁酯和水，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，化學(xué)方程式為：CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O；
（3）減少生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，使用分水器分離出水，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，提高反應(yīng)產(chǎn)率，
故答案為：使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應(yīng)產(chǎn)率；
（4）制備乙酸丁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(zhuǎn)化為乙酸鈉溶于水中，便于聞乙酸丁酯的香味，溶解揮發(fā)出來的乙醇；降低乙酸丁酯在水中的溶解度，便于分層得到酯，
故答案為：除去產(chǎn)品中含有的乙酸等雜質(zhì)；
（5）分液操作時，使用的漏斗是分液漏斗，分液漏斗中下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出，以免兩種液體相互污染，
故答案為：C；
（6）若從118℃便開始收集餾分此時的蒸氣中含有醋酸和正丁醇，會收集到少量未反應(yīng)的冰醋酸和正丁醇，因此會導(dǎo)致產(chǎn)率偏高，
故答案為：高；會收集到少量未反應(yīng)的冰醋酸和正丁醇；
（7）正丁醇的質(zhì)量=0.8 g/mL×18.5mL=14.8g；冰醋酸的質(zhì)量=1.045g/mL×13.4mL=14.003g；
理論上14.8g正丁醇完全反應(yīng)生成酯的質(zhì)量為xg，需乙酸的質(zhì)量是yg，
乙酸和正丁醇的反應(yīng)方程式為 
                            60g        74g                             116g            18g
                            yg         14.8g                            xg
                                                          
所以x=23.2  y=12g＜14.003g，
所以乙酸過量，乙酸正丁酯的產(chǎn)率=$\frac{15.1g}{23.2g}$×100%≈65%．
故答案為：65%．

點評 本題制備方案的設(shè)計，題目難度中等，明確乙酸乙酯的制備原理以及運用原理理解實驗裝置是解答的關(guān)鍵，注意掌握制備方案設(shè)計與評價的原則，試題充分培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．