Question

7．實(shí)驗(yàn)室用乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯．有關(guān)物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

化合物	相對分 子質(zhì)量	密度 /（g•cm-3）	沸點(diǎn)/℃	溶解度 /（g/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

操作如下：
①在50mL圓底燒瓶中，加入18.5mL正丁醇和13.4mL冰醋酸，3～4滴濃硫酸，投入沸石．安裝分水器（作用：實(shí)驗(yàn)過程中不斷分離除去反應(yīng)生成的水）及回流冷凝管．
②將分水器分出的酯層和反應(yīng)液一起倒入分液漏斗中，水洗，10% Na₂CO₃洗滌，再水洗，最后轉(zhuǎn)移至錐形瓶，干燥．
③將干燥后的乙酸正丁酯濾入燒瓶中，常壓蒸餾，收集餾分，得15.1g乙酸正丁酯．
請回答有關(guān)問題：
（1）冷水應(yīng)該從冷凝管a（填“a”或“b”）端管口通入．
（2）進(jìn)行分液操作時，使用的漏斗是C（填選項(xiàng)）．

（3）儀器A中乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯的化學(xué)方程為CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O．
（4）步驟①“不斷分離除去反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)率．
（5）步驟②中用10% Na₂CO₃溶液洗滌有機(jī)層，該步操作的目的是除去產(chǎn)品中含有的乙酸等雜質(zhì)．
（6）乙酸正丁酯的產(chǎn)率為65%．

Answer 1

分析 （1）冷凝作用的儀器是冷凝管，水從下口進(jìn)上口出；
（2）依據(jù)儀器形狀及用途解答；
（3）乙酸與正丁醇在濃硫酸做催化劑、吸水劑作用下發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸正丁酯，根據(jù)酯化反應(yīng)原理酸脫羥基醇脫氫寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響分析；
（5）乙酸丁酯不溶于飽和碳酸鈉溶液，乙酸與碳酸鈉反應(yīng)而被吸收；
（6）先根據(jù)酸的量計(jì)算理論上酯的量，再根據(jù)水的量計(jì)算酯的量，實(shí)際上酯的量與理論值之比即為酯的產(chǎn)率．

解答 解：（1）冷凝作用的儀器是冷凝管，為達(dá)到最佳冷凝效果冷凝水流向與氣流方向相反，所以水從下口進(jìn)上口出；
故答案為：a；
（2）分液操作時，使用的漏斗是分液漏斗，分液漏斗中下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出，以免兩種液體相互污染，A為球形分液漏斗，用于向反應(yīng)容器中加液體，不能用于分液操作，故A不選；
B為漏斗，過濾、向酒精度中加入酒精用，不能用于分液操作，故B不選；
C為梨形分液漏斗，為分液操作專用儀器，故C選；
D為長頸漏斗，向反應(yīng)容器中加入液體，不能用于分液操作，故D不選；
故答案為：C；
（3）乙酸與正丁醇在濃硫酸做催化劑、吸水劑作用下發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸正丁酯，反應(yīng)的方程式：CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
（4）減少生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，使用分水器分離出水，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，提高反應(yīng)產(chǎn)率，
故答案為：使用分水器分離出水，使平衡正向移動，提高反應(yīng)產(chǎn)率；
（5）制備乙酸丁酯時常用飽和碳酸鈉溶液，目的是中和揮發(fā)出來的乙酸，使之轉(zhuǎn)化為乙酸鈉溶于水中，便于聞乙酸丁酯的香味，溶解揮發(fā)出來的乙醇；降低乙酸丁酯在水中的溶解度，便于分層得到酯，
故答案為：除去產(chǎn)品中含有的乙酸等雜質(zhì)；
（6）正丁醇的質(zhì)量=0.8 g/mL×18.5mL=14.8g；冰醋酸的質(zhì)量=1.045g/mL×13.4mL=14.003g；
理論上14.8g正丁醇完全反應(yīng)生成酯的質(zhì)量為xg，需乙酸的質(zhì)量是yg．
乙酸和正丁醇的反應(yīng)方程式為CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
                                               60g                     74g                            116g                      18g
                                                 yg                     14.8g                            xg
                                                          
所以x=23.2  y=12g＜14.003g   所以乙酸過量，乙酸正丁酯的產(chǎn)率=$\frac{15.1g}{23.2g}$×100%≈65%．
故答案為：65%．

點(diǎn)評 本題主要考查了乙酸乙酯的制備，掌握乙酸乙酯的制備原理以及運(yùn)用原理理解實(shí)驗(yàn)裝置是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．試題充分培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．