Question

3．實驗室用乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯．有關物質的相關數(shù)據如下表．

化合物	相對分子質量	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

（一）乙酸正丁酯的制備
①在干燥的50mL圓底燒瓶中，加入13.5mL正丁醇和7.2mL冰醋酸，再加入3～4滴濃硫酸，搖勻，投入1～2粒沸石．然后安裝分水器（作用：實驗過程中不斷分離除去反應生成的水）、溫度計及回流冷凝管，加熱冷凝回流反應
（二）產品的精制
②將分水器分出的酯層和反應液一起倒入分液漏斗中，用10mL的水洗滌．有機層繼續(xù)用10mL 10% Na₂CO₃洗滌至中性，再用10mL的水洗滌，最后將有機層轉移至錐形瓶中，再用無水硫酸鎂干燥．
③將干燥后的乙酸正丁酯濾入50mL燒瓶中，常壓蒸餾，收集125～127℃的餾分，得11.6g乙酸正丁酯
請回答有關問題．
（1）冷水應該從冷凝管a（填a或b）管口通入．
（2）步驟①中不斷從分水器下部分出生成的水的目的是使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應產率，步驟①中判斷反應終點的依據是分水器中的水層量不再增加．
（3）產品的精制過程步驟②中，第一次水洗的目的是除去乙酸及少量的正丁醇，用飽和Na₂CO₃溶液洗滌有機層，該步操作的目的是除去產品中含有的乙酸等雜質．
（4）下列關于分液漏斗的使用敘述正確的是D
A．分液漏斗使用前必須要檢漏，只要分液漏斗的旋塞芯處不漏水即可使用
B．裝液時，分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的$\frac{2}{3}$
C．萃取振蕩操作應如圖所示
D．放出液體時，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔
（5）步驟③的常壓蒸餾，需收集126℃的餾分，沸點大于140℃的有機化合物的蒸餾，一般不用上述冷凝管而用空氣冷凝管，可能原因是防止因溫差過大，冷凝管炸裂
（6）該實驗過程中，生成乙酸正丁酯（式量116）的產率是80%．

Answer 1

分析 （1）冷凝管中冷凝水應從下口進上口出；
（2）分離出生成的水，有利于平衡向生成乙酸正丁酯的方向移動；分水器中的水層量不再增加，說明反應結束；
（3）乙酸與水互溶，正丁醇溶于水，先用水洗滌，可以除去乙酸及少量的正丁醇；用飽和Na₂CO₃溶液洗滌有機層，除去產品中含有的乙酸等雜質；
（4）A．旋塞與玻璃塞處均檢驗是否漏水；
B．分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的一半；
C．應使分液漏斗口朝下，使分液漏斗長頸朝上；
D．放出液體時，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔，平衡分液漏斗內氣壓，便于液體流向；
（5）溫差過大，容易導致冷凝管炸裂；
（6）先根據反應方程式計算酸和醇哪個過量，按照量少的計算理論上酯的量，實際上酯的量與理論值之比即為酯的產率．

解答 解：（1）采取逆流原理，冷凝管中冷凝水應從下口進上口出，
故答案為：a；
（2）反應生成酯與水，屬于可逆反應，使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應產率；分水器中的水層量不再增加，說明反應到達終點，
故答案為：使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應產率；分水器中的水層量不再增加；
（3）乙酸與水互溶，正丁醇溶于水，先用水洗滌，可以除去乙酸及少量的正丁醇；用飽和Na₂CO₃溶液洗滌有機層，除去產品中含有的乙酸等雜質，
故答案為：除去乙酸及少量的正丁醇；除去產品中含有的乙酸等雜質；
（4）A．旋塞與玻璃塞處均檢驗是否漏水，故A錯誤；
B．分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的一半，故B錯誤；
C．應使分液漏斗口朝下，使分液漏斗長頸朝上，便于放氣降低分液漏斗內氣壓，故C錯誤；
D．放出液體時，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對準漏斗口上的小孔，平衡分液漏斗內氣壓，便于液體流向，故D正確，
故答案為：D；
（5）沸點大于140℃的有機化合物的蒸餾，用冷凝水冷凝，溫差過大，容易導致冷凝管炸裂，
故答案為：防止因溫差過大，冷凝管炸裂；
（6）13.5mL正丁醇的質量為13.5mL×0.80g/mL=10.8g，7.2mL冰醋酸的質量為7.2mL×1.045g/mL=7.524g，
設理論上10.8g正丁醇完全反應需乙酸的質量是y，則：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
60g          74g
y            10.8g
y=$\frac{10.8g×60g}{74g}$=8.76g＞7.524，所以乙酸不足，按照乙酸的量計算乙酸正丁醇酯的理論質量，
設乙酸正丁醇酯的理論質量為x，則：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
60g                             116g
7.524g                          x
所以x=$\frac{7.524g×116g}{60g}$=14.5464g
則乙酸正丁酯的產率為$\frac{11.6g}{14.5464g}$×100%≈80%，
故答案為：80%．

點評 本題考查有機物物質制備的實驗，涉及對反應原理的理解應用、對操作的分析評價、物質的分離提純、產率計算等，注意根據乙酸乙酯的制備進行知識遷移應用，較好的考查學生的分析能力、數(shù)據處理能力，難度中等．