Question

1．乙酸是一種重要的有機(jī)原料，在化工生產(chǎn)和生活中有廣泛的用途．某小組組裝下列裝置如圖1由乙醇、冰醋酸和濃硫酸為原料制備乙酸乙酯，回答下列問(wèn)題．

（1）儀器A的名稱(chēng)是圓底燒瓶．往儀器A中加入原料的正確順序及操作是先加入乙醇，然后邊搖動(dòng)試管邊慢慢加入濃硫酸，再加冰醋酸．
（2）在儀器A中生成乙酸乙酯的化學(xué)反應(yīng)方程式為CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O．
（3）欲提高乙酸的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有乙醇過(guò)量、及時(shí)分離出乙酸乙酯等．
（4）目前對(duì)該反應(yīng)的催化劑進(jìn)行了新的探索，初步表明質(zhì)子（H⁺ ）液體可用作該反應(yīng)的催化劑，且能重復(fù)使用．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示（乙酸和乙醇以等物質(zhì)的量混合）

同一反應(yīng)時(shí)間			同一反應(yīng)溫度
反應(yīng)溫度/℃	轉(zhuǎn)化率 （%）	選擇性（%）*	反應(yīng)時(shí)間/h	轉(zhuǎn)化率（%）	選擇性 （%）*
40	77.8	100	2	80.2	100
60	92.3	100	3	87.8	100
80	92.6	100	4	92.3	100
120	94.5	98.7	6	93.0	100
*選擇性100%表示反應(yīng)生成的產(chǎn)物是乙酸乙酯和水

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，下列C（填字母）為該反應(yīng)的最佳條件．
A．120℃，4h     B．80℃，2h    C．60℃，4h    D．40℃，3h
（5）常溫下，將20mL 0.10mol•L^-1 CH₃COOH溶液和20mL 10mol•L^-1 HSCN溶液分別與20mL 0.10mol•L^-1 NaHCO₃溶液混合，實(shí)驗(yàn)測(cè)得產(chǎn)生的氣體體積（V）隨時(shí)間（t）變化的示意圖如圖2所示，由圖分析：反應(yīng)初始階段，兩種溶液產(chǎn)生CO₂氣體的速率存在明顯差異的原因是HSCN的酸性比CH₃COOH強(qiáng)，其溶液中c（H⁺）較大，故其溶液與NaHCO₃溶液的反應(yīng)速率快，反應(yīng)結(jié)束后所得兩溶液中，c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（6）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明醋酸是弱酸．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器的特點(diǎn)確定名稱(chēng)；濃硫酸密度大，應(yīng)將濃硫酸加入到乙醇中，以防酸液飛濺，乙酸易揮發(fā)，冷卻后再加入乙酸；
（2）酯化反應(yīng)的本質(zhì)為酸脫羥基，醇脫氫，該反應(yīng)生成乙酸乙酯和水，且為可逆反應(yīng)；
（3）該反應(yīng)生成乙酸乙酯和水，且為可逆反應(yīng)，欲提高乙酸的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)改變條件使平衡正向進(jìn)行分析，兩種反應(yīng)物增大一種量灰提高另一種的轉(zhuǎn)化率，減少生成物濃度促進(jìn)平衡正向進(jìn)行；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析溫度轉(zhuǎn)化率的影響，選擇最佳的溫度和反應(yīng)時(shí)間；
（5）由生成二氧化碳的曲線(xiàn)斜率可知HSCN反應(yīng)較快，則可知HSCN中中c（H⁺）較大，說(shuō)明HSCN酸性較強(qiáng)，再利用鹽類(lèi)水解的規(guī)律來(lái)分析離子濃度的關(guān)系；
（6）根據(jù)醋酸的電離平衡移動(dòng)的影響因素來(lái)回答判斷即可，若加入的物質(zhì)影響醋酸離子的濃度，同時(shí)還會(huì)引起氫離子的濃度變化，則說(shuō)明存在電離平衡，醋酸是弱酸．

解答 解：（1）儀器A的名稱(chēng)是圓底燒瓶，為防止酸液飛濺，應(yīng)將密度大的液體加入到密度小的液體中，乙酸易揮發(fā)，冷卻后再加入乙酸，
故答案為：圓底燒瓶；先加入乙醇，然后邊搖動(dòng)試管邊慢慢加入濃硫酸，再加冰醋酸；
（2）酯化反應(yīng)的本質(zhì)為酸脫羥基，醇脫氫，乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯和水，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，化學(xué)方程式為：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O，
（3）CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O反應(yīng)是可逆反應(yīng)，欲提高乙酸的轉(zhuǎn)化率可以增加乙醇的量，平衡正向進(jìn)行，乙酸轉(zhuǎn)化率增大，也可以分離出乙酸乙酯，促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，增大乙酸的轉(zhuǎn)化率等，
故答案為：乙醇過(guò)量、及時(shí)分離出乙酸乙酯等；
（4）由表格中的同一反應(yīng)時(shí)間來(lái)看，60℃時(shí)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，且選擇性為100%，同一溫度時(shí)反應(yīng)時(shí)間選擇4小時(shí)轉(zhuǎn)化率較高，
故選C；
（5）由K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5和K_a（HSCN）=0.13可知，CH₃COOH的酸性弱于HSCN的，即在相同濃度的情況下HSCN溶液中H⁺的濃度大于CH₃COOH溶液中H⁺的濃度，濃度越大反應(yīng)速率越快；又酸越弱，反應(yīng)生成的相應(yīng)的鈉鹽越易水解，即c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-），
故答案為：HSCN的酸性比CH₃COOH強(qiáng)，其溶液中c（H⁺）較大，故其溶液與NaHCO₃溶液的反應(yīng)速率快；＜；
（6）在醋酸溶液中滴加石蕊試液，溶液變紅色，證明醋酸能電離出H⁺；在上述溶液中加入少量的CH₃COONH₄晶體，振蕩溶液，溶液顏色變淺，說(shuō)明c（H⁺）變小，證明醋酸溶液中存在CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺的電離平衡．（注意：用CH₃COONH₄晶體而不是用CH₃COONa晶體，是因?yàn)镃H₃COONH₄在溶液中呈中性，故選擇之）．
答：在醋酸溶液中滴加石蕊試液，溶液變紅色，證明醋酸能電離出H⁺；在上述溶液中加入少量的CH₃COONH₄晶體，振蕩溶液，溶液顏色變淺，說(shuō)明c（H⁺）變小，證明醋酸溶液中存在電離平衡，醋酸是弱酸．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了乙酸乙酯的制備方法、可逆反應(yīng)特點(diǎn)，題目難度中等，注意掌握乙酸乙酯的反應(yīng)原理及制備方法，明確可逆反應(yīng)特點(diǎn)，濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液、長(zhǎng)導(dǎo)管在酯化反應(yīng)中的作用為考查的熱點(diǎn)，要求學(xué)生熟練掌握．