Question

【題目】乙酸正丁酯常用作織物、人造革和塑料生產過程中的溶劑，石油和醫藥工業中的萃取劑，也用于香料復配以及香蕉、菠蘿、杏、梨等多種香味劑的成分．實驗室用CH3COOH （60g/mol）和CH3CH2CH2CH2OH（74g/mol）在濃硫酸加熱條件下制備乙酸正丁酯（116g/mol）。

主要實驗步驟如下：

Ⅰ合成：

在干燥的圓底燒瓶中加11.5mL（9.25g，0.125mol）正丁醇、7.2mL（12.0g，0.2mol）冰醋酸和3～4滴濃H2SO4，搖勻后，加幾粒沸石，再按圖1示裝置安裝好．在分水器中預先加入5.00mL水，其水面低于分水器回流支管下沿3～5mm，然后用小火加熱，反應大約40min．

Ⅱ分離與提純：

①將燒瓶中反應后的混后物冷卻后與分水器中的酯層合并，轉入分液漏斗，依次用10mL水，10mL10%碳酸鈉溶液洗至無酸性（pH=7），充分振蕩后靜置，分去水層

②將酯層倒入小錐形瓶中，加少量無水硫酸鎂

③過濾，將乙酸正丁酯粗產品轉入50mL蒸餾燒瓶中，加幾粒沸石進行常壓蒸餾，收集產品．主要試劑及產物的物理常數如下：

根據以上信息回答下列問題：

（1）制備乙酸正丁酯的化學方程式為：__________________________________ ，制備過程中易生成副產物正丁醚（CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3），該副反應的化學方程式為：___________。

（2）圖1整個裝置可看作由分水器、圓底燒瓶和______（填儀器名稱）組成，其中冷水應從______（填a或b）管口通入．分水器可將生成的水從反應體系中分離出來，有利于______，如何判斷該合成反應達到了終點：_____________________。

（3）在操作步驟①時，用右手壓住分液漏斗的玻璃塞，左手握住旋塞將分液漏斗倒轉過來，用力振蕩，振搖幾次后要放氣，放氣時支管口不能對著人和火．在操作步驟②加入無水硫酸鎂的作用是________ 。

（4）步驟③的常壓蒸餾，需控制一定的溫度，你認為在______中加熱比較合適（雙選）。

A．水B．甘油（沸點290℃） C．砂子D．石蠟油（沸點200～300℃）

如果蒸餾裝置如圖2所示，則收集到的產品中可能混有______雜質。

（5）反應結束后，生成11.6g乙酸正丁酯，則正丁醇的轉化率約為______。

Answer 1

【答案】CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O 2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O （球形）冷凝管 b 反應向正向進行，提高反應物轉化率 分水器中水面不再升高 干燥 BD 正丁醚 80%

【解析】

（1）乙酸和正丁醇在濃硫酸作用下發生酯化反應生成乙酸正丁酯和水；正丁醇之間發生反應生成正丁醚和水；

（2）由裝置圖可知，裝置由分水器、圓底燒瓶和冷凝管組成；冷凝時，應盡量使冷凝水充滿冷凝管，以充分冷凝；酯化反應為可逆反應，分離出生成物有利于平衡正向移動，當反應物、生成物的濃度、物質的量等不再改變時達到平衡狀態；

（3）產品有水考慮干燥；

（4）乙酸正丁酯的沸點為126.1℃，選擇沸點稍高的液體加熱；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸鈉溶液洗時，已經被除去，則乙酸正丁酯的雜質為正丁醚；

（5）產率=計算得到。

（1）乙酸與正丁醇反應生成乙酸正丁酯和水，其反應方程式：CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O，正丁醇之間發生反應生成正丁醚和水，反應方程式為：2CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O；

故答案為：CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O；2CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O；

（2）由裝置圖可知，裝置由分水器、圓底燒瓶和冷凝管組成；冷凝管中的冷凝水應該從下口進上口出，所以從b管口通入；酯化反應為可逆反應，分離出生成物有利于平衡正向移動，當反應物、生成物的濃度、物質的量等不再改變時達到平衡狀態，則分水器中的水層不再增加時，視為反應的終點；

故答案為：冷凝管；b；反應向正向進行，提高反應物轉化率；分水器中水面不再升高；

（3）反應生成的酯有水分，所以要用無水硫酸鎂干燥；

故答案為：干燥；

（4）乙酸正丁酯的沸點為126.1℃，選擇沸點稍高的液體加熱，所以可以在甘油和石蠟油中加熱，水的沸點為100℃，加熱溫度太低，用砂子加熱溫度太高不易控制；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸鈉溶液洗時，已經被除去，正丁醚與乙酸丁酯互溶，水洗和10%碳酸鈉溶液洗時不能除去，所以蒸餾時會有少量揮發進入乙酸丁酯，則乙酸正丁酯的雜質為正丁醚；

故答案為：BD；正丁醚；

（5）CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O，則理論上應生成酯為0.125mol，實際生成11.6g，所以乙酸正丁酯的產率為=80%，

故答案為：80%。