Question

2．某課外活動小組設計的實驗室制取較多量乙酸乙酯的裝置如圖所示，A中放有乙醇、無水醋酸鈉和濃硫酸，B中放有飽和碳酸鈉溶液（已知①無水CaCl₂可與乙醇形成難溶于的CaCl₂•6C₂H₅OH；②有關有機物的沸點，乙醚：34.7℃；乙醇：78.5℃；乙酸乙酯77.1℃），試回答：
（1）A中濃硫酸的作用是制乙酸、催化劑；若用同位素¹⁸O示蹤法確定反應產物水分子中氧原子的提供者，寫出能表示¹⁸O位置的化學方程式：CH₃COOH+H¹⁸OC₂H₅→CH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂或CH₃CO¹⁸OH+HOC₂H₅→CH₃COOC₂H₅+H₂¹⁸O．
（2）球型管C的作用是防止倒吸冷卻生成物，若反應前向B中溶液滴加幾滴酚酞，呈紅色，產生此現(xiàn)象的原因是（用離子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；反應結束后B中的現(xiàn)象是溶液分層，上層無色油體液體，下層溶液顏色變淺．
（3）從B中分離出的乙酸乙酯中還含有一定量的乙醇、乙醚和水，應先加入無水氯化鈣，過濾分離出乙醇（或CaCl₂•6C₂H₂H₅OH）；再加入無水硫酸鈉，然后進行蒸餾，收集溫度為77.1℃餾分，以得到較純凈的乙酸乙酯．
（4）試分析用氫氧化鈉溶液來代替飽和碳酸鈉溶液而導致的不利后果在氫氧化鈉溶液中乙酸乙酯易被水解生成乙酸鈉和乙醇．

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)生酯化反應生成乙酸乙酯，該反應為可逆反應，濃硫酸吸水利于平衡向生成乙酸乙酯方向移動；
羧酸與醇發(fā)生的酯化反應中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互結合生成水；
（2）圓底燒瓶受熱不均，球形干燥管的管口伸入液面下可能發(fā)生倒吸，同時起冷凝作用；
醇與乙酸都易揮發(fā)，制備的乙酸乙酯含有乙醇與乙酸，通常用飽和碳酸鈉溶液吸收乙酸乙酯，反應掉揮發(fā)出來的乙酸，使之轉化為乙酸鈉溶于水中，便于聞乙酸乙酯的香味，溶解揮發(fā)出來的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分層得到酯，故D中的溶液為飽和的碳酸鈉溶液，碳酸根水解，溶液呈堿性，反應后溶液分層，上層無色油體液體，由于碳酸鈉與乙酸反應，故下層溶液顏色變；
（3）用氯化鈣除去少量乙醇，用無水硫酸鈉除去少量的水，無水硫酸鈉吸水形成硫酸鈉結晶水合物；根據(jù)乙酸乙酯的沸點判斷溫度；
（4）氫氧化鈉溶液中乙酸乙酯水解；

解答 解：（1）酸與乙醇需濃硫酸作催化劑，該反應為可逆反應，濃硫酸吸水利于平衡向生成乙酸乙酯方向移動，由于反應加入的是乙酸鈉，故濃硫酸還制乙酸的作用，故濃硫酸的作用為制乙酸、催化劑、吸水劑；
羧酸與醇發(fā)生的酯化反應中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互結合生成水，其它基團相互結合生成酯，同時該反應可逆，反應的化學方程式為：CH₃COOH+H¹⁸OC₂H₅→CH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂或  CH₃CO¹⁸OH+HOC₂H₅→CH₃COOC₂H₅+H₂¹⁸O，
故答案為：制乙酸、催化劑；CH₃COOH+H¹⁸OC₂H₅→CH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂或  CH₃CO¹⁸OH+HOC₂H₅→CH₃COOC₂H₅+H₂¹⁸O；
（2）圓底燒瓶受熱不均，球形干燥管的管口伸入液面下可能發(fā)生倒吸，球形干燥管體積大，可以防止倒吸，同時起冷凝作用；
碳酸根水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性，加入幾滴酚酞，溶液呈紅色；
碳酸鈉水解呈堿性，乙酸乙酯不溶于飽和碳酸鈉溶液，密度比水小，溶液分層，上層無色油體液體，乙酸和碳酸鈉反應而使溶液紅色變淺；
故答案為：防止倒吸  冷卻生成物；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；溶液分層，上層無色油體液體，下層溶液顏色變淺；
（3）用氯化鈣除去少量乙醇，過濾分離出乙醇  （或CaCl₂•6C₂H₂H₅OH），用無水硫酸鈉除去少量的水，無水硫酸鈉吸水形成硫酸鈉結晶水合物；乙酸乙酯的沸點為77℃，所以收集 77℃左右的餾分，以得較純凈的乙酸乙酯，
故答案為：乙醇  （或CaCl₂•6C₂H₂H₅OH）；   77.1℃；
（4）用氫氧化鈉溶液來代替飽和碳酸鈉溶液而導致生成的乙酸乙酯水解生成乙酸鈉和乙醇，
故答案為：在氫氧化鈉溶液中乙酸乙酯易被水解生成乙酸鈉和乙醇

點評 本題考查乙酸乙酯的制備與實驗改進，題目難度中等，注意掌握乙酸乙酯的制取原理及裝置選擇，明確反應過程中濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液的作用．