Question

8．某課外小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室制取乙酸乙酯的裝置如圖所示，A中放有濃硫酸，B中放有乙醇、無(wú)水醋酸鈉，D中放有飽和碳酸鈉溶液．
已知：①無(wú)水氯化鈣可與乙醇形成難溶于水的CaCl₂•6C₂H₅OH  ②有關(guān)有機(jī)物的沸點(diǎn)：

試劑	乙醚	乙醇	乙酸	乙酸乙酯
沸點(diǎn)（℃）	34.7	78.5	118	77.1

請(qǐng)回答：
（1）濃硫酸的作用：催化劑、吸水劑；若用同位素¹⁸O示蹤法確定反應(yīng)產(chǎn)物水分子中氧原子的提供者，寫(xiě)出能表示¹⁸O位置的化學(xué)方程式：CH₃COOH+CH₃CH₂¹⁸OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O．
（2）球形干燥管C的作用是防止倒吸、冷凝．若反應(yīng)前向D中加入幾滴酚酞，溶液呈紅色，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是（用離子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；反應(yīng)結(jié)束后D中的現(xiàn)象是溶液分層，上層無(wú)色油體液體，下層溶液顏色變淺．
（3）該小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)才取了加入過(guò)量的乙醇，目的是增加乙醇的用量提高乙酸的轉(zhuǎn)化率和提高產(chǎn)率，同時(shí)慢慢滴加乙酸并加熱蒸餾，蒸餾的目的是蒸餾出乙酸乙酯，減小生成物，反應(yīng)正向移動(dòng)，提高產(chǎn)率 ．
（4）從D中分離出的乙酸乙酯中常含有一定量的乙醇、乙醚和水，應(yīng)先加入無(wú)水氯化鈣，分離出乙醇和水；再加入（此空從下列選項(xiàng)中選擇）C；然后進(jìn)行蒸餾，收集77℃左右的餾分，以得到較純凈的乙酸乙酯．
A．五氧化二磷    B．堿石灰     C．無(wú)水硫酸鈉     D．生石灰．

Answer 1

分析 （1）乙酸與乙醇在濃硫酸作催化劑、加熱的條件下發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，濃硫酸吸水利于平衡向生成乙酸乙酯方向移動(dòng)；
羧酸與醇發(fā)生的酯化反應(yīng)中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互結(jié)合生成水；
（2）圓底燒瓶受熱不均，球形干燥管的管口伸入液面下可能發(fā)生倒吸，同時(shí)起冷凝作用；醇與乙酸都易揮發(fā)，制備的乙酸乙酯含有乙醇與乙酸，通常用飽和碳酸鈉溶液吸收乙酸乙酯，反應(yīng)掉揮發(fā)出來(lái)的乙酸，使之轉(zhuǎn)化為乙酸鈉溶于水中，便于聞乙酸乙酯的香味，溶解揮發(fā)出來(lái)的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分層得到酯，故D中的溶液為飽和的碳酸鈉溶液，碳酸根水解，溶液呈堿性，反應(yīng)后溶液分層，上層無(wú)色油體液體，由于碳酸鈉與乙酸反應(yīng)，故下層溶液顏色變淺；
（3）反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入過(guò)量乙醇可增大乙酸的轉(zhuǎn)化率，慢慢蒸餾可分離出乙酸乙酯，有利于平衡正向移動(dòng)；
（4）用氯化鈣除去少量乙醇，用無(wú)水硫酸鈉除去少量的水，無(wú)水硫酸鈉吸水形成硫酸鈉結(jié)晶水合物；不能選擇P₂O₅、堿石灰和NaOH等固體干燥劑，以防乙酸乙酯在酸性（P₂O₅遇水生成酸）或堿性條件下水解．

解答 解：（1）濃硫酸能與醋酸鈉反應(yīng)生成乙酸，乙酸與乙醇在加熱、濃硫酸作催化劑的條件下發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，濃硫酸吸水利于平衡向生成乙酸乙酯方向移動(dòng)；乙酸酸與乙醇發(fā)生的酯化反應(yīng)：CH₃COOH+CH₃CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O；
故答案為：催化劑、吸水劑；CH₃COOH+CH₃CH₂¹⁸OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O；
（2）圓底燒瓶受熱不均，球形干燥管的管口伸入液面下可以防止倒吸，同時(shí)起冷凝的作用；碳酸根離子發(fā)生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性，加入幾滴酚酞，溶液呈紅色；碳酸鈉水解呈堿性，乙酸乙酯不溶于飽和碳酸鈉溶液，密度比水小，溶液分層，上層無(wú)色油體液體，乙酸和碳酸鈉反應(yīng)，堿性減弱而使溶液紅色變淺；
故答案為：防止倒吸、冷凝；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；溶液分層，上層無(wú)色油體液體，下層溶液顏色變淺；
（3）反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入過(guò)量乙醇可增大乙酸的轉(zhuǎn)化率，慢慢蒸餾可分離出乙酸乙酯，有利于平衡正向移動(dòng)，提高乙酸乙酯的產(chǎn)量，
故答案為：增加乙醇的用量提高乙酸的轉(zhuǎn)化率和提高產(chǎn)率；蒸餾出乙酸乙酯，減小生成物，反應(yīng)正向移動(dòng)，提高產(chǎn)率；
（4）用氯化鈣除去少量乙醇，用無(wú)水硫酸鈉除去少量的水，無(wú)水硫酸鈉吸水形成硫酸鈉結(jié)晶水合物，不能選擇P₂O₅、堿石灰和NaOH等固體干燥劑，以防乙酸乙酯在酸性（P₂O₅遇水生成酸）或堿性條件下水解；
故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握反應(yīng)原理、平衡移動(dòng)、有機(jī)物的性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意表格中數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用，題目難度不大．