■山東省莘縣實驗高級中學(xué) 徐 帆

乙酸乙酯的制備要點透析

■山東省莘縣實驗高級中學(xué) 徐 帆

乙酸乙酯的制備實驗是有機化學(xué)中重要的實驗之一。該實驗很典型,它全面、具體地體現(xiàn)了有機實驗的特點。乙酸乙酯的制備實驗在各類測試題中經(jīng)常被考查到,近幾年在高考題中也頻頻出現(xiàn)。因此,我們需要對乙酸乙酯的制備實驗進(jìn)行全面、具體的分析,總結(jié)出其中的特點,歸納該實驗中的要點。這樣我們才能更加深刻地理解、掌握該實驗。

要點1：反應(yīng)條件及實質(zhì)

反應(yīng)的條件:濃硫酸、加熱。反應(yīng)的實質(zhì):羧酸脫羥基,醇脫羥基氫,其余部分相互結(jié)合成酯,CH3COO CH2CH3+H2O。

【要點辨析】

(1)濃硫酸在此實驗中起催化劑和吸水劑的作用。以濃硫酸作催化劑,提高反應(yīng)速率。以濃硫酸作吸水劑,提高乙醇、乙酸的轉(zhuǎn)化率。

(2)加熱時要用小火均勻加熱,防止乙醇和乙酸大量揮發(fā),防止液體劇烈沸騰。

(3)酯化反應(yīng)中,酸脫羥基,醇脫氫,如果乙醇中氧原子為18O,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:反應(yīng)。下列敘述中不正確的是( )。

A.生成的乙酸乙酯中含有18O

B.生成的水分子中不含18O

C.可能生成摩爾質(zhì)量為88g·mol-1的乙酸乙酯

D.反應(yīng)后的混合物中有兩種物質(zhì)含18O

分析：將1mol乙醇(其中的氧用18O標(biāo)記)在濃硫酸存在條件下與足量乙酸充分反應(yīng),乙酸脫羥基,乙醇脫氫,生成乙酸乙酯,由反應(yīng)原理和“要點辨析”中的化學(xué)方程式知:生成的乙酸乙酯中含有18O,生成的水分子中不含18O;產(chǎn)物乙酸乙酯中存在用18O標(biāo)記的氧,所以乙酸乙酯的摩爾質(zhì)量為90g·mol-1;由于酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng),反應(yīng)后乙醇仍存在,產(chǎn)物乙酸乙酯中存在用18O標(biāo)記的氧,故18O只存在于乙醇和乙酸乙酯中。

答案：C

要點2：反應(yīng)裝置(如圖1)

圖1

(4)酯化反應(yīng)屬于取代反應(yīng)。

(5)該反應(yīng)為可逆反應(yīng),不能進(jìn)行到底。將1mol乙醇(其中的氧用18O標(biāo)記)在濃硫酸存在條件下與足量乙酸充分

【要點辨析】

(1)盛反應(yīng)液的試管要傾斜,與桌面約成45°角,增大受熱面積,不能豎直加熱。

(2)裝置中的長導(dǎo)管起導(dǎo)氣和冷凝回流的作用。

(3)導(dǎo)管不能插入到Na2CO3溶液中,以防止倒吸回流現(xiàn)象的發(fā)生。

(4)事先可在試管中加入幾片碎瓷片,以防止液體暴沸。某課外興趣小組欲在實驗室里制備少量乙酸乙酯,該小組的同學(xué)設(shè)計了以下四種制取乙酸乙酯的裝置(如圖2),其中正確的是( )。

圖2

分析：B和D中的導(dǎo)管插到試管b內(nèi)液面以下,會引起倒吸,B、D錯;C項試管b中的試劑NaOH溶液會與生成的乙酸乙酯反應(yīng)。

答案：A

要點3：所用試劑及乙酸乙酯的提純

所用試劑:乙醇、濃硫酸和冰醋酸。生成的乙酸乙酯(內(nèi)含少量乙酸、乙醇等雜質(zhì))用飽和碳酸鈉溶液提純。

【要點辨析】

(1)反應(yīng)物的加入順序為:乙醇、濃硫酸和冰醋酸,不能先加濃硫酸。

(2)用盛飽和Na2CO3溶液的試管收集生成的乙酸乙酯,飽和Na2CO3溶液的作用為中和乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯在水中的溶解度。

(3)不能用NaOH溶液代替Na2CO3溶液,因為NaOH溶液堿性很強,會使乙酸乙酯水解。

(4)酯化反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)。為了提高酯的產(chǎn)量,一般是使反應(yīng)物酸和醇中的一種過量。在實驗室里一般采用乙醇過量的辦法。

(5)提純試管中含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入過量飽和碳酸鈉溶液,乙酸的酸性強于碳酸鈉,用飽和碳酸鈉除去乙酸,還可以降低乙酸乙酯的溶解度使之析出,振蕩后靜置分液,即可得到乙酸乙酯(分液漏斗上口倒出)。請你與某小組的同學(xué)共同探究乙醇與乙酸的酯化反應(yīng)實驗。

(1)請你根據(jù)圖3,補畫實驗室制取乙酸乙酯的裝置圖。

圖3

(2)其中小試管中裝入的物質(zhì)是____;其主要作用是____、____、____。

(3)分離小試管中制取的乙酸乙酯應(yīng)使用的儀器叫作____;分離完畢,應(yīng)從該儀器____(填“下口放出”或“上口倒出”)。

(4)實驗完畢,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)液有些變黑,其原因是____。

(5)該實驗中,若用3mol乙醇和1mol乙酸在濃硫酸作用下加熱,充分反應(yīng)后,能否生成1mol乙酸乙酯?____(填“能”或“不能”),原因是____(不考慮原料損耗)。

(6)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:___。

分析：(1)乙酸乙酯的制取屬于液體和液體之間通過加熱制取,為了防止暴沸還需要加入碎瓷片,裝置如圖4所示。(2)由于生成的乙酸乙酯中會混入乙酸和乙醇,所以為了除去乙酸和乙醇,需要加入飽和碳酸鈉溶液,作用是中和乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯在水中的溶解度。(3)乙酸乙酯不溶于水,可以通過分液進(jìn)行分離。分液的主要儀器是分液漏斗。因為乙酸乙酯的密度小于水的密度,所以要從上口倒出。(4)由于濃硫酸具有脫水性,因此在反應(yīng)過程中有可能將反應(yīng)剩余的乙醇和乙酸炭化,從而使反應(yīng)液變黑。(5)由于酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng),所以不可能生成1mol乙酸乙酯。(6)反應(yīng)的方程式為

答案：(1)如圖4。

(2)飽和Na2CO3溶液 中和乙酸 溶解乙醇

降低乙酸乙酯在水中的溶解度

(3)分液漏斗上口倒出

圖4

(4)熱濃硫酸將反應(yīng)剩余的乙醇和乙酸炭化

(5)不能 該反應(yīng)是可逆反應(yīng),轉(zhuǎn)化率不能達(dá)到100%

【知識演練】

【根據(jù)2016年上海高考題改編】乙酸乙酯廣泛應(yīng)用于藥物、染料、香料等工業(yè)。如圖5所示,中學(xué)化學(xué)改進(jìn)實驗常用a裝置來替代b裝置制備乙酸乙酯。

圖5

完成下列填空:

(1)加入數(shù)滴濃硫酸即能起催化作用,但實際用量多于此量,原因是由于濃硫酸能吸收生成的水,使平衡向生成酯的方向移動,提高酯的產(chǎn)率。濃硫酸用量又不能過多,原因是____。

(2)飽和Na2CO3溶液的作用是____、____、___。

(3)反應(yīng)結(jié)束后,將試管中收集到的產(chǎn)品倒入分液漏斗中,____、___,然后分液。

(4)若用b裝置制備乙酸乙酯,其缺點有____、___。由b裝置制得的乙酸乙酯粗產(chǎn)品經(jīng)飽和碳酸鈉溶液和飽和食鹽水洗滌后,還可能含有雜質(zhì)乙醚(無色有機溶劑,與乙酸乙酯可互溶,沸點相差較大),分離乙酸乙酯與該雜質(zhì)的方法是____。

分析：(1)由于濃硫酸具有強氧化性和脫水性,會使有機物炭化,降低酯的產(chǎn)率,所以濃硫酸用量又不能過多。

(2)由于生成的乙酸乙酯中含有乙醇和乙酸,所以飽和Na2CO3溶液的作用是反應(yīng)乙酸、溶解乙醇、減少乙酸乙酯的溶解。

(3)乙酸乙酯不溶于水,因此反應(yīng)結(jié)束后,將試管中收集到的產(chǎn)品倒入分液漏斗中,振蕩、靜置,然后分液即可。

(4)根據(jù)b裝置可知由于不是水浴加熱,溫度不易控制,因此制備乙酸乙酯的缺點是原料損失較大、容易發(fā)生副反應(yīng)。乙醚與乙酸乙酯的沸點相差較大,則分離乙酸乙酯與乙醚的方法是蒸餾。

答案：(1)濃硫酸具有強氧化性和脫水性,會使有機物炭化,降低酯的產(chǎn)率

(2)中和乙酸 溶解乙醇 降低乙酸乙酯在水中的溶解度

(3)振蕩 靜置

(4)原料損失較大 易發(fā)生副反應(yīng)蒸餾

(責(zé)任編輯 謝啟剛)

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