Question

1．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1：
己知：A中放有濃硫酸；B中放有乙醇、無(wú)水碳酸鈉；D中放有飽和碳酸鈉溶液．
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：催化劑和吸水劑；反應(yīng)中加入過(guò)量的乙醇，目的是提高乙酸的轉(zhuǎn)化率．
（2）儀器C的名稱(chēng)是球形干燥管，其作用有冷凝乙酸乙酯和防止倒吸，若反應(yīng)前向D中加入幾滴酚酞，溶液呈紅色．實(shí)驗(yàn)完畢后，將燒杯D中的溶液充分振蕩、靜止，現(xiàn)象為紅色變淺（或褪去）且出現(xiàn)分層現(xiàn)象．
（3）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+CH₃CH₂¹⁸OHCH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O．
（4）現(xiàn)擬分離乙酸乙酯（含少量乙醇和乙酸）粗產(chǎn)品，如圖2是分離操作步驟流程圖：

則試劑a是：飽和Na₂CO₃溶液，試劑b是：硫酸．分離方法I是分液，分離方法II是蒸餾．
（5）甲、乙兩位同學(xué)欲將所得含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗產(chǎn)品提純，在未用指示劑的情況下，他們都先加NaOH溶液中和酯中過(guò)量的酸，然后用蒸餾水將酯分離出來(lái)．甲、乙兩人實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：甲得到了顯酸性的酯的混合物；乙得到了大量水溶性的物質(zhì)；丙同學(xué)分析了上述實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)產(chǎn)物后認(rèn)為甲、乙的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有成功．
試解答下列問(wèn)題：
①甲實(shí)驗(yàn)失敗的原因是：所加的NaOH溶液較少，沒(méi)有將余酸中和．
②乙實(shí)驗(yàn)失敗的原因是：所加的NaOH溶液過(guò)量使酯完全水解．

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)；乙酸乙酯的制備反應(yīng)為可逆反應(yīng)，使用過(guò)量乙醇利用反應(yīng)正向移動(dòng)；
（2）根儀器的特征以及常見(jiàn)儀器的名稱(chēng)解答，儀器C球形的體積較大，能防倒吸；
（3）酯化反應(yīng)原理為：酸去羥基、醇去氫，據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式；
（4）分離粗產(chǎn)品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，加入飽和碳酸鈉溶液，乙酸乙酯不溶于飽和碳酸鈉，采用分液的方法即可，由分離流程可知，加試劑a為碳酸鈉，水層中的乙酸鈉要用硫酸反應(yīng)得到乙酸，再蒸餾得到乙酸；分離互不相溶的液體的方法為分液；分離相互溶解的液體的方法通常為蒸餾；
（5）①根據(jù)甲得到了顯酸性的酯的混合物，說(shuō)明加入的氫氧化鈉溶液不足進(jìn)行分析；
②根據(jù)乙酸乙酯能夠與氫氧化鈉溶液發(fā)生水解分析失敗原因．

解答 解：（1）乙酸與乙醇需濃硫酸作催化劑，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)，反應(yīng)中加入過(guò)量乙醇的目的是提高乙酸的轉(zhuǎn)化率（或提高乙酸乙酯的產(chǎn)率），
故答案為：吸水劑；提高乙酸的轉(zhuǎn)化率；
（2）儀器C具有球形特征，為球形干燥管，乙酸、乙醇易溶于碳酸鈉溶液，會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)氣體減小，容易發(fā)生倒吸，球形干燥管的管口伸入液面下可能發(fā)生倒吸，但球形干燥管體積大，可冷凝乙酸乙酯，也可以防止倒吸，碳酸鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，離子方程式：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；碳酸鈉溶液顯堿性，遇到酚酞變紅，實(shí)驗(yàn)完畢后，將燒杯D中的溶液充分振蕩、靜止，乙酸和碳酸鈉反應(yīng)而使溶液紅色變淺，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，
故答案為：球形干燥管；防止倒吸；紅色變淺（或褪去）且出現(xiàn)分層現(xiàn)象；
（3）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，其它基團(tuán)相互結(jié)合生成酯，同時(shí)該反應(yīng)可逆，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃COOH+CH₃CH₂¹⁸OHCH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+CH₃CH₂¹⁸OHCH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O；
（4）由分離流程可知，加試劑a為碳酸鈉，分離方法I為分液，油層含乙酸乙酯和水，加無(wú)水硫酸鈉可吸收水，A為乙酸乙酯；水層含乙醇、乙酸鈉、碳酸鈉，分離方法II為蒸餾，E為乙醇，C中含乙酸鈉、碳酸鈉，加試劑b為硫酸，分離方法Ⅲ為蒸餾，
由上述分析可知a為飽和Na₂CO₃溶液，I為分液，II為蒸餾，b為硫酸，
故答案為：飽和Na₂CO₃溶液；硫酸；分液；蒸餾；
（5）①甲得到顯酸性的酯的混合物，酸有剩余，說(shuō)明是所加NaOH溶液不足未將酸完全反應(yīng)，
故答案為：所加的NaOH溶液較少，沒(méi)有將余酸中和；
②乙得到大量水溶性物質(zhì)，說(shuō)明沒(méi)有酯，是因?yàn)樗�加NaOH溶液過(guò)量，酯發(fā)生水解，
故答案為：所加的NaOH溶液過(guò)量使酯完全水解．

點(diǎn)評(píng) 本題考查乙酸乙酯的制備與實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，難度中等，注意掌握乙酸乙酯的制取原理及裝置選擇，明確反應(yīng)過(guò)程中濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液的作用，試題培養(yǎng)了學(xué)生分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．