Question

實驗室制備乙酸乙酯的反應和實驗裝置如下：
CH₃COOH + C₂H₅OH CH₃COOC₂H₅ + H₂O
投料   1 ：    1        產率     65%
1 ：   10                  97%
(在120 ℃下測定)

已知：相關物理性質(常溫常壓)

	密度g/mL	熔點/℃	沸點/℃	水溶性
乙醇	0.79	-114	78	溶
乙酸	1.049	16.2	~117	溶
乙酸乙酯	0.902	?84	~76.5	不溶

 
合成反應：
在三頸瓶中加入乙醇5 mL，硫酸5 mL，2小片碎瓷片。漏斗加入乙酸14.3 mL ，乙醇20 mL。冷凝管中通入冷卻水后，開始緩慢加熱，控制滴加速度等于蒸餾速度，反應溫度不超過120 ℃。
分離提純：
將反應粗產物倒入分液漏斗中，依次用少量飽和的Na₂CO₃溶液、飽和NaCl溶液、飽和CaCl₂溶液洗滌，分離后加入無水碳酸鉀，靜置一段時間后棄去碳酸鉀。最終通過蒸餾得到純凈的乙酸乙酯。
回答下列問題：
（1）酯化反應的機制
用乙醇羥基氧示蹤

用醋酸羥基氧示蹤

含氧18水占到總水量的一半，酯也一樣。這個實驗推翻了酯化反應為簡單的取代反應。請你設想酯化反應的機制                                                。
（2）酯化反應是一個可逆的反應，120 ℃時，平衡常數K=                  。
為了使正反應有利，通常采用的手段是：
①使原料之一過量。誰過量 ？
無水乙醇3600元/噸，冰醋酸2900元/噸。每摩乙醇    元，每摩冰醋酸     元。
②不斷移走產物[例如除水，乙酸乙酯、乙醇、水可形成三元恒沸物(沸點：70.2 ℃)，乙酸不能形成三元恒沸物]。綜上所述選擇             過量。
（3）加入碎瓷片的作用是________；如果加熱一段時間后發(fā)現忘記加瓷片，應該采取的正確操作是________(填正確答案標號)。
A．立即補加    B．冷卻后補加     C．不需補加      D．重新配料
（4）濃硫酸與乙醇如何混合？                                                。
（5）控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸餾速度目的是？                   。
（6）蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些雜質？                                   。
飽和的Na₂CO₃溶液洗滌除去乙酸。如何判斷是否除凈？                           。
用飽和NaCl溶液洗滌除去殘留的Na₂CO₃溶液，為什么不用水？                    。
用飽和CaCl₂溶液直接洗滌起什么作用：                                         。

Answer 1

（1）先加成反應生成后消去失水，失水有兩種可能分別生成和    (2分)
（2）(2分) ① 0.1656 (1分) 0.174 (1分)
②乙醇 (1分)
（3）防暴沸 (1分)   B (1分)
（4）先加入乙醇后加入硫酸，邊振蕩加滴加。(1分)
（5）保證乙醇量是乙酸量10倍以上，提高乙酸的轉化率。(1分)
（6）乙醚、乙酸、乙醇和水(1分)    pH試紙檢驗不顯酸性(1分)
減少乙酸乙酯溶解(1分)        除去少量的乙醇(1分)

試題分析：（1）用醋酸羥基氧示蹤

將C—O單鍵變C=O的是消去反應。而含氧18水占到總水量的一半，酯也一樣。說明是同一個碳原子上存在—OH和—¹⁸OH兩個羥基。酯化反應的機制為先加成反應生成后消去失水，失水有兩種可能分別生成和 。
（2）酯化反應是一個可逆的反應，120 ℃時，平衡常數。
①因無水乙醇3600元/噸，每摩乙醇 =0.1656元；
冰醋酸2900元/噸。每摩冰醋酸=0.174元。
使原料之一過量，應為價格低廉的乙醇。
（3）加入碎瓷片的作用是防暴沸；如果加熱一段時間后發(fā)現忘記加瓷片，反應液的溫度過高，應該采取的正確操作是冷卻后補加。
（4）濃硫酸與乙醇混合屬于濃硫酸的稀釋，先加入乙醇后加入硫酸，邊振蕩加滴加。
（5）控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸餾速度目的是保證乙醇量是乙酸量10倍以上，提高乙酸的轉化率。
（6）根據乙酸、乙醇之間和乙醇本身的反應，蒸出的粗乙酸乙酯中主要含有乙醚、乙酸、乙醇和水。
飽和的Na₂CO₃溶液洗滌除去乙酸。pH試紙檢驗不顯酸性判斷已經除凈乙酸。用飽和NaCl溶液洗滌除去殘留的Na₂CO₃溶液，是微粒減少乙酸乙酯溶解。用飽和CaCl₂溶液直接洗滌可以除去少量的乙醇。